Sistema de accionamiento del embrague

En un vehículo propulsado por un motor de combustión interna (ICE), el motor está conectado al resto del tren motriz a través de un dispositivo de acoplamiento, que puede ser un embrague o un convertidor de par. Una de las funciones del embrague (convertidor de par) es interrumpir temporalmente el flujo de potencia entre el motor y la transmisión (por ejemplo, para permitir un cambio de marcha).

Para un vehículo con transmisión manual, el sistema de accionamiento del embrague (mecanismo) es la interfaz entre el conductor y el embrague, que permite al conductor controlar la conexión (acoplamiento) y la desconexión (desacoplamiento) del embrague.

Para entender cómo funciona un embrague, lea el artículo. Como funciona un embrague.

Un sistema de accionamiento de embrague puede ser mecánico, hidráulico o eléctrico (por cable). Los sistemas de accionamiento mecánico pueden ser con barras y varillas metálicas o con cable metálico.

En comparación con un sistema de accionamiento de embrague mecánico, un sistema de accionamiento hidráulico es mucho más flexible y fiable. Los sistemas de accionamiento del embrague hidráulico permiten un esfuerzo óptimo y constante del pedal, están fabricados con materiales mucho más ligeros (hasta un 70% de reducción de peso respecto al sistema de mando de embrague estándar) y son mucho más compactos.

En el siguiente diagrama podemos ver los componentes principales de un sistema de accionamiento del embrague hidráulico.

Imagen: Componentes del embrague con sistema de accionamiento

  1. volante bimasa
  2. tapa del embrague
  3. liberador mecánico
  4. dispositivo amortiguador de vibraciones del pedal
  5. cilindro maestro del embrague (CMC)
  6. pedal de embrague de plastico
  7. cilindro esclavo del embrague (CSC)
  8. disco de embrague (fricción)

Dependiendo del tipo de actuación del resorte de diafragmalos embragues se clasifican en:

  • embragues tipo empuje
  • embragues de tiro

Embrague tipo empuje y tipo tirón

Imagen: Embrague de tipo empujar y tirar
Crédito: ZF Sachs

  1. caja de embrague (cubierta)
  2. placa de presión
  3. remache
  4. cojinete de liberación
  5. resorte de diafragma (palanca interior)
  6. resorte de diafragma (palanca exterior)
  7. correa de transmisión

en un embrague tipo empujecuando se presiona el pedal del embrague, el cojinete de desembrague empuja el resorte del diafragma y la placa de presión libera el disco de fricción del embrague.

en un embrague de traccióncuando se presiona el pedal del embrague, el cojinete de desembrague tira del resorte del diafragma y la placa de presión libera el disco de fricción del embrague.

El Sistemas de embrague de tipo empuje accionados hidráulicamente Se utilizan ampliamente en aplicaciones de vehículos de pasajeros.

El sistemas de accionamiento de embrague debe cumplir varios requisitos de diseño:

  • debe asegurar el desacople completo del embrague
  • debe poder permitir un acoplamiento y desacoplamiento suave del embrague
  • La fuerza del pedal del embrague debe ser de aproximadamente 100 … 150 N, lo que significa que se requiere una fuerza del pedal de moderada a baja para desacoplar el embrague.
  • La carrera del pedal del embrague debe ser de unos 120 … 150 mm, lo que significa que el conductor debe poder pisar el pedal del embrague hasta su posición final.
  • Debe tener mecanismos automáticos de compensación del desgaste del embrague, lo que significa que la fuerza del pedal debe tener la misma característica incluso si el ancho del disco de fricción se reduce.
  • Debe ser un sistema compacto, tener un diseño liviano que pueda ensamblarse rápida y fácilmente.
  • la mayoría de los componentes deben fabricarse con materiales reciclables
  • debe ser resistente a la corrosión
  • debe filtrar las vibraciones estructurales del vehículo (sin impacto en la sensación del conductor)

El par del embrague está regulado por la fuerza del pedal del embrague. Dado que controla indirectamente el par en la rueda, es fundamental que el sistema de accionamiento del embrague hidráulico funcione sin problemas, sea confiable y garantice una larga vida útil.

¿Cómo funcionan los sistemas de actuación de un embrague hidráulico?

El principio de funcionamiento del sistema de accionamiento del embrague hidráulico se basa en ley de pascal (también conocido como principio de Pascal o principio de transmisión de presión de fluido).

Sistema de actuación del embrague hidráulico - esquema

Imagen: Sistema de actuación del embrague hidráulico (tipo tracción): esquema
Crédito: Eaton

  1. cilindro maestro
  2. reservorio
  3. pistón
  4. línea de alta presión (tubería)
  5. cilindro esclavo
  6. varilla de empuje

El pedal del embrague está vinculado directamente al pistón (3) del cilindro maestro (1). Cuando el conductor presiona el pedal del embrague, el pistón se mueve dentro del cilindro maestro y comprime el fluido hidráulico generando presión. La presión se transmite a través del tubo de alta presión (4) al cilindro esclavo (5). La varilla de empuje (6) está conectada al pistón del cilindro de salva. Debido al aumento de presión en el cilindro esclavo, la varilla de empuje es empujada hacia afuera actuando sobre la horquilla del embrague, lo que libera la placa de presión y abre el embrague.

El fluido hidráulico utilizado para el accionamiento suele ser líquido de los frenos o aceite mineral.

Durante el accionamiento, la carrera del pedal del embrague R se convierte (mecánico-hidráulico-mecánico) en la carrera del cojinete de desembrague r.

Sistema de accionamiento del embrague hidráulico - componentes

Imagen: Sistema de accionamiento del embrague hidráulico – componentes
Crédito: Eaton

  1. cilindro maestro
  2. reservorio
  3. adaptador
  4. manguera y conector
  5. cilindro esclavo (o servo neumático/hidráulico)
  6. (opcional) regulador de aire
  7. conjunto de carcasa y horquilla
  8. embrague

El cilindro maestro del embrague (CMC) está conectado directamente al pedal del embrague a través del pistón y la varilla de empuje. La fuerza de empuje del conductor actúa sobre el pistón que comprime el fluido hidráulico dentro del cilindro maestro. La fuerza mecánica en el pedal del embrague se convierte en presión hidráulica y el flujo se transfiere a través de la manguera (tubos) al cilindro esclavo y se convierte nuevamente en fuerza mecánica en la horquilla del embrague.

Cilindro maestro del embrague

Imagen: Cilindro maestro del embrague
Crédito: FTE automotriz

  1. conector de tubo de embrague
  2. conector del sensor de posición
  3. cabeza del vástago del pistón
  4. ajuste de bayoneta para el pedal
  5. Sensor de posición

Algunas variantes de cilindros maestros de embrague tienen sensores de viaje que envían la posición del pedal del embrague (pistón) a una unidad de control electrónico (ECU).

Datos técnicos del cilindro maestro del embrague

Crédito: FTE automotriz

Presión operacional [bar]< 50
Resistencia al vacío [mbar]< 2
Rango de temperatura [°C]-40… 130
Temperatura máxima [°C]150
Rango de diámetro [mm]15,87… 38,1
Rango de carrera [mm]< 45
Medio operativolíquido de frenos o aceite mineral

La presión acumulada en el cilindro maestro se transfiere a través de las tuberías (mangueras) al cilindro esclavo del embrague (CSC).

Cilindro esclavo del embrague

Imagen: Cilindro esclavo del embrague
Crédito: FTE automotriz

Uno de los requisitos del conjunto de tubo/manguera es filtrar las vibraciones externas para garantizar un funcionamiento cómodo del pedal del embrague. Por este motivo, los tubos del embrague están equipados con componentes amortiguadores como moduladores de frecuencia o amortiguadores de vibraciones.

Conjunto tubo-manguera de embrague

Imagen: Conjunto de manguera y tubo de embrague
Crédito: FTE automotriz

  1. modulador de frecuencia (diseño compacto)
  2. conector
  3. modulador de frecuencia

Datos técnicos conjunto tubo-manguera

Crédito: FTE automotriz

Presión operacional [bar]< 50
Resistencia al vacío [mbar]< 2
Rango de temperatura [°C]-40… 130
Temperatura máxima [°C]160
Diámetro exterior del tubo [mm]4,75 o 6
Diámetro interior del tubo [mm]3.2 o 6
Medio operativoLíquido de frenos o aceite mineral

Datos técnicos tubo de plástico

Crédito: FTE automotriz

Presión operacional [bar]< 50
Resistencia al vacío [mbar]< 2
Rango de temperatura [°C]-40… 130
Temperatura máxima [°C]160
Diámetro externo [mm]8
espesor de pared [mm]2.15
Medio operativoLíquido de frenos o aceite mineral

El cilindro esclavo del embrague recibe la energía hidráulica (presión y flujo) del cilindro maestro y la convierte nuevamente en fuerza mecánica. La presión dentro del cilindro esclavo empuja el pistón hacia afuera, que actúa sobre la horquilla del embrague y desacopla el embrague.

Cuando el conductor suelta el pedal del embrague, la presión dentro del cilindro maestro y el cilindro esclavo disminuye y permite que el resorte del diafragma empuje hacia atrás (en el caso de un embrague de tipo empuje), a través de la horquilla del embrague, el pistón/varilla de empuje hacia el cilindro esclavo. .

El sistema de accionamiento del embrague es estático, con respecto a la carrocería del vehículo. El plato de presión del embrague y el resorte de diafragma giran junto con el cigüeñal del motor de combustión interna. El dispositivo de desembrague debe servir de enlace entre un elemento estático (pistón/vástago de empuje del cilindro esclavo) y un elemento móvil (resorte de diafragma). Este requisito se puede lograr utilizando un cojinete de desembrague junto con una horquilla de embrague o utilizando un cilindro esclavo concéntrico.

Cilindro esclavo concéntrico del embrague

Imagen: Cilindro esclavo concéntrico del embrague
Crédito: FTE automotriz

Los cilindros esclavos concéntricos contienen también el cojinete de desembrague. Con este conjunto no hay necesidad de horquilla de embrague, ya que el cilindro receptor está montado concéntrico con el resorte del diafragma del embrague.

Datos técnicos cilindro receptor del embrague

Crédito: FTE automotriz

Presión operacional [bar]< 50
Resistencia al vacío [mbar]< 2
Rango de temperatura [°C]-40… 120
Temperatura máxima [°C]150
Rango de diámetro [mm]15,87… 38,1
Medio operativolíquido de frenos o aceite mineral

Datos técnicos cilindro esclavo concéntrico

Crédito: FTE automotriz

Presión operacional [bar]< 50
Resistencia al vacío [mbar]< 2
Rango de temperatura [°C]-40… 180
Temperatura máxima [°C]200
Máx. soltar carga [N]< 7000
Medio operativolíquido de frenos o aceite mineral

Sistemas de accionamiento de embrague por cable

Tener un control independiente del embrague por parte del conductor brinda algunas oportunidades en términos de mejora del ahorro de combustible del vehículo y reducción de las emisiones de gases de escape. Estas mejoras se pueden lograr cuando el vehículo entra en estado de inercia.

Vehículo De cabotaje (también llamado Navegación) significa que el motor está desacoplado del resto del grupo motopropulsor y el vehículo se mueve debido a su energía cinética (inercia). Un vehículo puede realizar dos tipos de funciones de inercia:

  • Inactividad: cuando el motor está desconectado del tren motriz pero se mantiene al ralentí
  • Fuera de la costa: cuando el motor se desconecta del tren motriz y se para

El escenario de inercia ofrece la mayor mejora en la economía de combustible, pero puede afectar la capacidad de conducción del vehículo en términos del tiempo necesario para acelerar el vehículo después de un evento de inercia.

La marcha libre se puede obtener fácilmente en vehículos con transmisiones manuales automatizadas (AMT), transmisiones de doble embrague (DCT) o transmisiones automáticas (AT), gracias al control electrónico de los embragues.

En un vehículo con transmisión manual (MT), para habilitar la marcha por inercia, el embrague debe controlarse independientemente de la intención del conductor.

Schaeffler ha desarrollado una serie de sistemas inteligentes de accionamiento de embrague para vehículos con transmisión manual, que desacopla automáticamente el embrague y permite que el vehículo entre en marcha por inercia.

Embrague por cable (embrague electrónico)

Imagen: Embrague por cable (E-Clutch)
Crédito: Schaeffler

En el embrague por cable En este concepto no existe ninguna conexión mecánica o hidráulica entre el pedal del embrague y el sistema de desembrague. Para mantener el mismo comportamiento, respecto al conductor (recibir una fuerza opuesta al pisar el pedal del embrague), un ajustador de fuerza del pedal Está integrado en el pedal del embrague.

En el lado del embrague, el cilindro receptor se sustituye por un actuador hidráulico electrónicoque genera la presión necesaria para el control de la posición del embrague.

El sistema del pedal del embrague contiene también un sensor de viaje, que envía la posición del pedal del embrague al actuador del embrague. Basándose en esta información, el actuador del embrague regula la presión hidráulica y, por tanto, la apertura/cierre del embrague.

Los sistemas de embrague por cable también pueden adaptar el estado del embrague a las condiciones de conducción con requisitos dinámicos muy altos, como cambios de marcha rápidos o frenadas de emergencia. Los sistemas de embrague por cable también pueden incluir otras opciones, como una función de prevención de pérdida o funciones de asistencia al conductor para aliviar el estrés en situaciones de tráfico con paradas y arranques.

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