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• Diego Arancibia

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NF2.A1_El embrague

NF2.A1_El embrague 1. Misión del embrague 2. Tipos de embrague 2.1. Embragues de fricción (Principio de funcionamiento) 2.2. Accionamientos de embragues de fricción 2.3. Mantenimiento del embrague de fricción 2.4. Reparaciones y verificaciones en el embrague de fricción

2.5. Diagnóstico de averías 3. Embrague hidráulico

3.1. Funcionamiento del embrague hidráulico

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4. Convertidor de par 4.1. Funcionamiento del convertidor de par 4.2. Embrague anulador del convertidor de par 5. Embrague electromagnético

Qué sabes de…

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¿Qué es el embrague? Es el elemento que acopla o desacopla la transmisión de fuerza (par) desde el motor a la caja de cambios. La principal misión del embrague es transmitir la potencia del motor al cambio de manera progresiva.

¿Conoces las diferencias entre un embrague de una motocicleta y el de un coche con cambios manual? Los embragues mas empleados en las motocicletas están bañados en aceite, son embragues de fricción con varios discos (multidisco) y de poco diámetro. En los automóviles con cambios manual el embrague que se emplea es de fricción con un solo disco y en seco. (Es el embrague más utilizado en los vehículos con cambio manual).

1. MISIÓN DEL EMBRAGUE

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1. Misión del embrague

Figura 2.1.

Conjunto caja de cambios y embrague

Como ya hemos visto antes, la principal misión del embrague es transmitir la potencia del motor al cambio de manera progresiva. En los vehículos con cambio manual, el embrague tiene otra función añadida, la de permitir desacoplar el giro del motor (desembragar) de la caja de cambios, para poder cambiar de velocidad. Este condicionante es el que impide el montaje de embragues automáticos en cajas de cambio manuales.

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1. Misión del embrague

Figura 2.1.

Conjunto caja de cambios y embrague

Un embrague debe reunir las siguientes características:

-Buena resistencia mecánica que permita transmitir el par motor a las ruedas. - Elevada resistencia térmica, para absorber el calor que se genera en la fricción. - Gran adherencia que evite que el embrague patine y pierda fuerza de transmisión. - Progresión y elasticidad, para trasmitir el movimiento sin brusquedades.

2. TIPOS DE EMBRAGUES

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2. Tipos de embragues

Embrague por fricción - Seco (Disco ó cono) - Bidisco - Bañado en aceite

Embrague hidráulico - Embrague hidráulico - Convertidor de par

Embrague electromagnético

2.1. EMBRAGUES DE FRICCIÓN

2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Principio de funcionamiento del embrague de fricción

Figura 2.3.

Transmisión de movimiento del embrague

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2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague mediante discos de fricción

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Los embragues de fricción con disco son muy empleados, mecánicamente son sencillos y de fácil mantenimiento.

2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague mediante discos de fricción

El embrague mediante disco de fricción está formado por los siguientes elementos: - El disco de embrague - Plato de presión - Resortes elásticos (diafragma o muelles) - Cubierta o carcas carcasa del embrague - Collarín de empuje - Volante de inercia

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2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague mediante discos de fricción

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2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague mediante discos de fricción

Figura 2.15. a) Embrague de diafragma presionado por el collarín. b) Embrague de diafragma tirado por el collarín.

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2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague mediante discos de fricción (DISCO)

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La misión del disco de embrague es transmitir el movimiento del volante motor al primario de la caja de cambios. Esta transmisión de movimiento requiere dos cualidades principales: - Para las operaciones del embrague el disco debe resbalar unos momentos entre el volante y el plato de presión (acoplamiento progresivo) -Una vez embragado, el disco debe quedar firmemente sujeto y sin resbajamiento posible, ya que de no ser así se perdería par motor.

Para conseguir estas dos cualidades, los discos de embrague están construidos con las siguientes características:

2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague mediante discos de fricción (DISCO) Ferodo

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Remache

Estriado

Muelle

Material antifricción formado con fibras e hilos metálicos, y resinas sintéticas que se emplea principalmente par forrar las zapatas de los frenos, los embragues, etc.

2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague mediante discos de fricción (DISCO)

Figura 2.11. Disco de embrague seccionado

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2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague mediante discos de fricción (DISCO)

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2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague mediante discos de fricción (DISCO)

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2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague mediante discos de fricción (DISCO)

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2. Tipos de embragues NF2.A1 2.1. Embragues de fricción Embrague mediante discos de fricción (PLATO DE PRESIÓN) Plato de presión

Es la pieza que oprime el disco de embrague contra el volante motor.

2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague mediante discos de fricción (DIAFRAGMA)

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Es el elemento que ejerce la fuerza de empuje al plato de presión.

Figura 2.13. Diafragma

2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague mediante discos de fricción (CARCASA)

Figura 2.14. Maza de embrague

Es la pieza que sujeta exteriormente el plato de presión y sirve de alojamiento al diafragma . Está atornillada la volante motor girando solidaria a él, por lo que también cubre el disco de embrague.

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2. Tipos de embragues NF2.A1 2.1. Embragues de fricción Embrague mediante discos de fricción (COLLARÍN DE EMPUJE)

Es la pieza que oprime el centro de diafragma, consiguiendo despegar el plato de presión y desembragar el vehículo.

Figura 2.15.

Collarín de empuje

2. Tipos de embragues NF2.A1 2.1. Embragues de fricción Embrague mediante discos de fricción (VOLANTE DE INERCIA)

Figura 2.16. Volante de inercia con corona dentada

El volante de inercia del motor también forma parte del conjunto de embrague.

La cara exterior de éste es la superficie de contacto donde el disco asienta cuando se ejerce presión a través de la maza.

2. Tipos de embragues NF2.A1 2.1. Embragues de fricción Embrague mediante discos de fricción (VOLANTE DE INERCIA BIMASA)

VIDEO Es utilizado en vehículos en los que se desea amortiguar al máximo las vibraciones del acoplamiento del embrague.

El volante bimasa está formado por una masa primaria fijada al cigüeñal y otra masa secundaria sobre la que se acopla el disco. Las dos masas forman un conjunto y se encuentran separadas por un mecanismo amortiguador, debidamente equilibrado y calculado.

2. Tipos de embragues NF2.A1 2.1. Embragues de fricción Embrague mediante discos de fricción (VOLANTE DE INERCIA BIMASA)

2. Tipos de embragues NF2.A1 2.1. Embragues de fricción Embrague mediante discos de fricción (VOLANTE DE INERCIA BIMASA)

1/min 50 0

t

-50 Vibración producida por el motor Vibración recibida por el cambio

2. Tipos de embragues NF2.A1 2.1. Embragues de fricción Embrague mediante discos de fricción (VOLANTE DE INERCIA BIMASA)

1/min 50 t

0 -50 Vibración producida por el motor Vibración recibida por el cambio

2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague mediante discos de fricción

Figura 2.17. Embrague con volante de inercia bimasa

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2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Principios de funcionamiento del embrague de fricción

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En el embrague mediante muelles, el esfuerzo es progresivo, aumentando más cuanto mayor sea la compresión de los muelles

VIDEO

En el embrague mediante diafragma, el mayor esfuerzo se realiza en la primera fase de desembragado hasta vencer la conicidad del diafragma.

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2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Principios de funcionamiento del embrague de fricción

Figura 2.7. Comparativa de fuerzas necesarias para desembragar (muelles y diafragma)

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2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague por conos de fricción

Figura 2.19. Embrague de cono

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2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague bidisco

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Utilizado en vehículos de mucha potencia y par, ya que las dimensiones del embrague de un solo disco serían muy grandes.

También es utilizado en vehículos agrícolas.

Figura 2.20. Embrague bidisco

2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague bidisco

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2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague multidisco

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Son utilizados en motocicletas y en cambios DSG, del grupo Volkswagen. Utilizan un fluido (aceite) que lubrica y refrigera el conjunto, a la vez que disminuye el rozamiento y aumenta la duración de los discos.

2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague multidisco

[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]

Cigüeñal DMF (Volante bimasa) Anillo central Cojinete de soporte Plato de presi ón K 1 Disco de embrague K1 Plato de presi ón K 2 Disco de embrague K 2

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[13] [14] [15] [7]

[3]

[5] [2]

[9] [10]

[8]

[4] [6] [1]

[9] Cojinete de accionamiento K2 [10] Cojinete de accionemiento K1 [11] Eje de entrada de la caja de cambios 1 (eje macizo) [12] Eje de entrada de la caja de cambios 2 (eje hueco) [13] Anillo de retenci ón [14] Muelle de diafragma K2 [15] Muelle de diafragma K1

[11]

[12]

2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague multidisco (motocicleta)

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Figura 2.23.

Despiece de un embrague multidisco de motocicleta bañado en aceite

2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague multidisco (motocicleta)

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Tiene dos conjuntos o juegos de discos: -Un conjunto está encahvetado a la carcasa del embrague, o al tambor exterior. -El otro conjunto está enchavetado al cubo del embrague, o centro del embrague.

2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague multidisco (motocicleta)

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2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague multidisco (motocicleta)

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2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague multidisco (motocicleta)

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Discos de fricci ón Buje Carcasa

Muelles Plato de presión Discos de embrague

2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague multidisco (motocicleta)

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2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague multidisco (motocicleta)

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2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague multidisco (motocicleta)

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2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague multidisco (motocicleta)

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2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague multidisco (motocicleta)

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2. Tipos de embragues 2.1. Embragues de fricción Embrague multidisco DSG

Figura 2.24. Doble embrague multidisco para cambio automatizado DSG

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2.2. ACCIONAMIENTOS DE EMBRAGUES DE FRICCIÓN

2. Tipos de embragues 2.2. Accionamientos del embrague de fricción

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Podemos encontrar diferentes tipos de accionamiento del embrague de fricción:

- Manual - Por palancas y varillas - Por cable

- Hidráulico - Hidroneumático - Automático o pilotado

2. Tipos de embragues 2.2. Accionamientos del embrague de fricción Manual por palancas y varillas

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Requiere un mantenimiento y engrase regular de las articulaciones

2. Tipos de embragues 2.2. Accionamientos del embrague de fricción Manual por cable

¿De qué depende la fuerza aplicada por el conductor? De aplica la “ley de la palanca”.

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2. Tipos de embragues 2.2. Accionamientos del embrague de fricción Manual por cable

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2. Tipos de embragues 2.2. Accionamientos del embrague de fricción Manual por cable (tensado automático)

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2. Tipos de embragues 2.2. Accionamientos del embrague de fricción Manual por cable (tensado automático)

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Sector dentado

Bieleta

Eje principal

Muelle de tensión Tope

1 Posición de reposo

2 Inicio de acción

3 Desembrague

2. Tipos de embragues 2.2. Accionamientos del embrague de fricción Hidráulico

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Permite realizar grandes esfuerzos con una fuerza pequeña en el pedal.

Se emplea un circuito hidráulico con una bomba que es accionada por el conductor a través del pedal de embrague y que transmite la presión hidráulica al bombín que empuja la horquilla del collarín. ¿De qué dependerá la fuerza de accionamiento aplicada por el conductor? De las superficies de los émbolos de la bomba y el bombín y de sus palancas (pedal y horquilla).

2. Tipos de embragues 2.2. Accionamientos del embrague de fricción Hidráulico

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2. Tipos de embragues 2.2. Accionamientos del embrague de fricción Hidráulico

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2. Tipos de embragues 2.2. Accionamientos del embrague de fricción Hidráulico

1

5 6

4

7 8

2 3

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2. Tipos de embragues 2.2. Accionamientos del embrague de fricción Hidráulico

Collarín de empuje

Actuador hidráulico de empuje

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2. Tipos de embragues 2.2. Accionamientos del embrague de fricción Hidráulico

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2. Tipos de embragues 2.2. Accionamientos del embrague de fricción Hidroneumático

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Mezcla un circuito hidráulico que es el que transite el esfuerzo del conductor al embrague y una servoasistencia hidroneumática que facilita su accionamiento. El servoembrague actúa cuando se alcanza un determinado esfuerzo sobre el pedal.

2. Tipos de embragues 2.2. Accionamientos del embrague de fricción Accionamiento automático o pilotado

Figura 2.32. Accionamiento del embrague automático

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2.3. MANTENIMIENTO DE EMBRAGUES DE FRICCIÓN

2. Tipos de embragues 2.3. Mantenimiento del embrague de fricción

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Los trabajos de mantenimiento que se realizan en el embrague son:

-Regular la tensión del cable (recorrido libre) de manera que el pisar a fondo el pedal quede desembragado totalmente.

-Cambiar el líquido de accionamiento hidráulico según fabricante (2 años).

-En los embrague multidisco, el aceite y los filtros se deben sustituir (tiempo establecido por fabricante)

2.4. REPARACIONES Y VERIFICACIONES EN EL EMBRAGUE DE FRICCIÓN

2. Tipos de embragues NF2.A1 2.4. Reparaciones y verificaciones en el embrague de fricción

Figura 2.33. Centrado del disco de embrague

2. Tipos de embragues NF2.A1 2.4. Reparaciones y verificaciones en el embrague de fricción

2. Tipos de embragues NF2.A1 2.4. Reparaciones y verificaciones en el embrague de fricción

Figura 2.34.

Verificación del desgaste en los extremos del diafragma

2. Tipos de embragues NF2.A1 2.4. Reparaciones y verificaciones en el embrague de fricción

Medir la distancia entre el volante y el diafragma. (según fabricante) Comprobar accionamiento diafragma con prensa.

2. Tipos de embragues NF2.A1 2.4. Reparaciones y verificaciones en el embrague de fricción

2. Tipos de embragues NF2.A1 2.4. Reparaciones y verificaciones en el embrague de fricción

Figura 2.35. Verificación de uniones elásticas y remachadas

2. Tipos de embragues NF2.A1 2.4. Reparaciones y verificaciones en el embrague de fricción

2. Tipos de embragues NF2.A1 2.4. Reparaciones y verificaciones en el embrague de fricción

2. Tipos de embragues NF2.A1 2.4. Reparaciones y verificaciones en el embrague de fricción

2. Tipos de embragues NF2.A1 2.4. Reparaciones y verificaciones en el embrague de fricción

2.5. DIAGNÓSTICO DE AVERÍAS

2. Tipos de embragues 2.5. Diagnóstico de averías

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Las principales averías del embrague están provocadas por: -El desgaste o cristalización del recubrimiento del disco.

- Regulación incorrecta del mecanismo de accionamiento. -Roturas en elementos mecánicos.

2. Tipos de embragues 2.5. Diagnóstico de averías

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3. EMBRAGUE HIDRÁULICO

3. Embrague hidráulico Introducción

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¿Qué es el embrague hidráulico? Es un mecanismo automático que permite acoplar y desacoplar el motor de la caja de cambios sin que el conductor actúe sobre ningún mecanismo. El acoplamiento del embrague se realiza a medida que el motor aumenta de revoluciones por minuto.

¿Se puede montar en cajas de cambio manuales este tipo de embrague?

No, ya que no se puede desacoplar a voluntad del conductor, por lo tanto no es posible realizar el cambio de marchas.

3. Embrague hidráulico 3.1. Funcionamiento del embrague hidráulico

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Transmite el movimiento y el par motor a través de la fuerza que ejerce la circulación de un fluido entre la bomba y la turbina.

La bomba de embrague está unida al volante de inercia. La turbina está unida al eje primario de la caja de velocidades.

Bomba y turbina forman un conjunto cerrado en el que interiormente encontramos aceite.

3. Embrague hidráulico 3.1. Funcionamiento del embrague hidráulico

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Al girar el volante de inercia, este transmite el movimiento a la bomba que impulsa el aceite contra la turbina.

Cuando el número de revoluciones es bajo, el aceite impulsado choca contra los álabes de la turbina con una fuerza insuficiente para desplazar el vehículo.

Si aumentamos las revoluciones del motor, la bomba impulsará el aceite con más fuerza hasta conseguir girar la otra mitad del motor (la turbina)

Los álabes de la bomba y de la turbina tienen un diseño que permite al aceite retornar a la bomba una vez impulsada la turbina. Los álabes forman un torbellino que se hace cada vez mayor a medida que aumenta el número de revoluciones de la bomba (motor).

3. Embrague hidráulico 3.1. Funcionamiento del embrague hidráulico

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Durante el funcionamiento, siempre existe un resbalamiento entre la bomba y la turbina, pero cuando las revoluciones consiguen desplazar la turbina y transmitir íntegramente el par motor, el deslizamiento no supera el 2%.

3. Embrague hidráulico Ventajas e inconvenientes del embrague hidráulico respecto al embrague de fricción

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Inconvenientes Este tipo de embrague presenta el inconveniente de que no sirve para su acoplamiento a una caja de cambios manual. Debido a la inevitable pérdida de energía por deslizamiento del aceite en su acoplamiento para obtener el par máximo, los vehículos equipados con este tipo de embrague consumen algo más de combustible que los equipados con un embrague normal de fricción. Presentan también la desventaja de un mayor coste económico, así como la necesidad de tener que acoplar una caja de cambios automática.

3. Embrague hidráulico Ventajas e inconvenientes del embrague hidráulico respecto al embrague de fricción

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Ventajas Como contrapartida de estos inconvenientes, la utilización del embrague hidráulico presenta las siguientes ventajas:

-Ausencia de desgaste. -Duración ilimitada, incluso mucho mayor que la vida útil del vehículo. -Las vibraciones por torsión en la transmisión están fuertemente amortiguadas, cualidad muy importante para su utilización en los motores Diesel. -Arranque muy suave, debido a la progresividad en el deslizamiento.

-Bajo coste de entretenimiento, no exigiendo más atención que el cambio periódico de aceite cada “15 000 ó 20 000 km”.

4. CONVERTIDOR DE PAR

4. Convertidor de par

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Curvatura opuesta a la turbina y bomba

El convertidor de par es un embrague hidráulico perfeccionado. Mediante un reactor y un diseño especial de los álabes (en forma helicoidal) de la bomba y de la turbina, se consigue mejorar el rendimiento a cualquier régimen de funcionamiento.

4. Convertidor de par

El convertidor de par actúa en dos etapas: En la primera etapa el convertidor de par es capaz de multiplicar hasta por tres el valor del par del motor que recibe. En la segunda etapa, a medida que aumente el número de revoluciones, reduce el factor multiplicador de par que desciende hasta valores de 1:1.

En esta etapa el convertidor se comporta como un embrague hidráulico, transmitiendo hasta el 98% del giro del motor (resbalamiento)

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4. Convertidor de par

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Figura 2.38. Convertidor de par

4. Convertidor de par 4.1. Funcionamiento del convertidor de par

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Figura 2.40. Figura 2.39.

Conjunto convertidor (turbina, reactor y bomba)

Conjunto reactor

4. Convertidor de par 4.1. Funcionamiento del convertidor de par

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4. Convertidor de par 4.1. Funcionamiento del convertidor de par

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La corriente de aceite de la bomba es enviada a las palas de la turbina. Desde la turbina, el aceite se devuelve a la bomba, chocando en el retorno contra el reactor y éste desvía y canaliza el aceite nuevamente hacia la bomba.

Cuando el número de revoluciones de la bomba aumenta, el aceite, en su retorno no choca contra el reactor y la función del reactor queda anulada girando éste libremente.

4. Convertidor de par 4.1. Funcionamiento del convertidor de par

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4. Convertidor de par 4.1. Funcionamiento del convertidor de par

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4. Convertidor de par 4.1. Funcionamiento del convertidor de par

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4. Convertidor de par 4.1. Funcionamiento del convertidor de par

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En la figura puede verse que el chorro a presión del fluido dirigido contra una superficie plana ejerce una fuerza sobre ella, con una pérdida por choque provocada por la ruptura del flujo. Si se curva el lado de entrada de la placa, se reduce considerablemente la pérdida por choque, pero la fuerza en la superficie plana se mantiene igual. Curvando la superficie de la placa tanto en la entrada como en la salida, se incrementa en gran medida la fuerza ejercida por el chorro sobre la placa, al tiempo que se evita la rotura del flujo.

4. Convertidor de par 4.1. Funcionamiento del convertidor de par Funcionamiento en fase de multiplicador del par

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4. Convertidor de par 4.1. Funcionamiento del convertidor de par Funcionamiento en fase de multiplicador del par

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4. Convertidor de par 4.2. Embrague anulador del convertidor de par

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El funcionamiento del convertidor hidráulico de par puede ser anulado para ciertas condiciones de marcha del vehículo, en las que el pequeño resbalamiento entre la bomba y la turbina resultas un inconveniente.

5. EMBRAGUE ELECTROMAGNÉTICO

5. Embrague electromagnético

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Los embragues electromagnéticos basan su funcionamiento en los efectos de los campos magnéticos, que permiten solidarizar el giro de dos piezas sin rozamientos entre ambas. a)

Bobina que genera el campo magnético

b)

Corona Bobina

Cavidad de polvo magnético

Rotor interno

Entrehierro Rotor

Eje de entrada

Eje de salida

Carcasa Eje primario

Rodamiento

Rotor externo Carcasa

5. Embrague electromagnético

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