حتی اگر تا کنون رانندگی نکرده باشید، باز هم باید اسم کلاچ به گوشتان خورده باشد. اهمیت کلاچ در این است که این جزء برای همه وسایل نقلیه ضروری است. ماشین، موتور، اسکوتر، کامیون های بزرگ یا حتی دوچرخه، همه آنها یک کلاچ به عنوان جزء مشترک دارند. اما با وجود این که این کلمه را زیاد شنیده اید آیا می دانید دقیقا چیست؟ کلاچ چگونه کار می کند و کاربرد کلاچ چیست؟ آیا کلاچ انواع مختلفی دارد؟
کلاچ چیست؟
بیایید با اساسی ترین سوال شروع کنیم، کلاچ چیست؟
ریشه لغوی کلاچ یک کلمه انگلیسی به معنی اتصال است. لیکن معنی رایج آن به وسیله‌ای اطلاق می‌گردد که عمل اتصال یا قطع کردن را انجام می‌دهد. در خودرو کلاچ اتصال بین فلایویل موتور و گیربکس را برقرار می کند و روی آن کنترل دارد.
به زبان ساده، کلاچ رابط بین موتور و جعبه دنده یا همان گیربکس است. این قطعه امکان برقراری اتصال بین موتور و گیربکس و قطع این اتصال را در مواقع مختلف ایجاد می‌کند. کارایی اصلی این وسیله مکانیکی انتقال نیرو است و کنترل این انتقال. به این معنا که به وسیله کلاچ، انتقال نیرو و توقف یا شروع حرکت، کنترل می‌شود. بنابراین کلاچ هم‌زمان میزان انتقال نیرو و زمان آن را نیز تنظیم می‌کند. در واقع کلاچ ضمن انتقال حرکت از یک شفت به شفت دیگر، انتقال نیرو را مدیریت می‌نماید.
کلاچ ها در هر جایی که کنترل انتقال نیرو و یا حرکت نیاز باشد، کاربرد دارند، چه برای کنترل میزان انتقال نیرو و یا مدت زمان آن. در حقیقت کلاچ می‌تواند دو محور را طوری به هم متصل کند که با سرعت و گشتاور برابر بچرخند یا با قطع اتصال دو محور سبب چرخش با سرعت‌های متفاوت دو محور شود. در خودرو محور خروجی پیشرانه به صورت مداوم در حال چرخش است، اما چرخ‌های خودرو همواره در حال چرخش نیستند.
در یک خودرو، کلاچ بخشی است که رابطه بین موتور و گیربکس را ایجاد یا قطع می کند، عمدتاً کلاچ عضوی از یک قطعه ماشین است که نیرو را از موتور به چرخ های خودرو از طریق گیربکس منتقل می کند.
کلاچ از چندین بخش مانند سطح اصطکاکی، فنر دیافراگمی، فنر سیم پیچ، توپی و … تشکیل شده است. در بین انواع مختلف کلاچ ها، کلاچ های اصطکاکی پرمصرف ترین کلاچ ها در صنعت خودرو هستند. در خودرو، پدال کلاچ یا اهرم کلاچ برای تغییر دنده با توجه به تغییر سرعت خودرو فشار داده می شود.
برای اطلاع از میانگین کارکرد خودروها در سال میتوانید مقاله لینک شده را مطالعه کنید.
وظیفه کلاچ چیست؟
- انتقال دادن نیروی موتور به چرخ‌ها: همانطور که میدانید که جزو تجهیزات مکانیکی است، نیرو را از موتور به گیربکس منتقل می‌کند و بین چرخ‌های خودرو تقسیم می‌نماید.
- قطع نیرو برای تعویض دنده: دیگر وظیفه انواع کلاچ صفحه ای برای تعویض دنده است لذا جهت این امر باید نیروی موتور از چرخ دنده‌ها جدا شود.
- منتقل کردن نیرو از موتور به چرخ‌ها: دیگر وظیفه انواع کلاچ صفحه ای، پیشگیری از ایجاد ضربه به چرخ دنده‌های گیربکس در ابتدای حرکت خودرو است.
انواع کلاچ
کلاچ ها انواع و اقسام مختلفی دارند که در زیر به برخی از آنها اشاره می شود:
کلاچ تک صفحه ای
همانطور که از نام آن پیداست، کلاچ تک صفحه ای دارای یک صفحه کلاچ است. کلاچ تک صفحه ای که امروزه یکی از رایج ترین انواع کلاچ در وسایل نقلیه موتوری است و دارای دو جزء است. همه ما می دانیم که کلاچ به عنوان یک وسیله بر اساس اصل اصطکاک کار می کند. در اين نوع کلاچ، صفحه اصطکاکي بين فلايويل و صفحه فشارنده نگهداشته مي شود و نيروي اعمالي توسط صفحه فشارنده سطوح را به هم مي چسباند. اين نيروي اعمالي از طريق يک پدال که بوسيله پاي راننده فشرده مي شود بوجود مي آید.
کلاچ چند صفحه ای
کلاچ چند صفحه ای از صفحات کلاچ متعدد برای برقراری تماس با فلایویل موتور برای انتقال نیرو بین شفت موتور و محور انتقال استفاده می کند. عملکرد اين کلاچ همانند کلاچ تک صفحه اي است با اين تفاوت که در اينجا بجاي يک صفحه کلاچ، به تناسب گشتاور انتقالي مورد نظر از چندين صفحه اصطکاکي استفاده مي شود. اين امر باعث مي شود که کلاچ بتواند گشتاور بزرگتري را منتقل کند. کلاچ چند صفحه ای در اتومبیل ها و ماشین آلات که در آن گشتاور خروجی بالا مورد نیاز است استفاده می شود.
کلاچ مخروطی
در کلاچ های مخروطی، مخروط بیرونی به محور محرک متصل است و مخروط داخلی به صورت آزادانه بر روی محور متحرک (خروجی) حرکت محوری دارد. یک فنر، نیروی لازم برای فشار آوردن مخروط داخلی به مخروط خارجی را تامین می کند. سطح مخروط داخلی توسط مواد اصطکاکی پوشانده می شود.
امروزه کلاچ های مخروطی به تدریج جایگزین کلاچ های دیسکی می شوند. با توجه به سطح اصطکاکی بیشتر کلاچ های مخروطی، فشار و گشتاور انتقال یافته توسط آن ها، بیش از کلاچ های دیسکی با قطر یکسان می باشد.
کلاچ گریز از مرکز
کلاچ گریز از مرکز نوعی کلاچ صفحه‌ای و اتوماتیک می‌باشد. در کلاچ های کاملا گریز از مرکز، فنرها به طور کلی حذف می شوند و تنها از نیروی گریز از مرکز برای اعمال فشار لازم برای نگه داشتن کلاچ در حالت درگیر استفاده می شود.
در کلاچ گریز از مرکز، به هنگام سرعت بالا، نیروی گریز از مرکز موجب انتقال گشتاور می‌شود. حال آن که در کلاچ نیمه گریز از مرکز، فنرها در جهت انتقال گشتاور در سرعت‌های معمولی پایه ریزی می‌شوند. از مزایای این نوع کلاچ این است که به پدال کلاچ نیازی نیست و کنترل کلاچ به صورت اتوماتیک و توسط دور موتور صورت میگیرد. بنابراین، در این حالت به مهارت کمتری از جانب اپراتور در خلاصی یا درگیری کلاچ نیاز است و سطح ایمنی بسیار بالایی برای اپراتور فراهم می‌شود.
نحوه عملکرد کلاچ
به طور خلاصه کلاچ یک مکانیزم برای قطع و وصل نیرو از موتور به گیربکس است بدون آنکه موتور خاموش شود. قسمت اصلی کلاچ شامل صفحه کلاچ است که هر دو طرف آن با موادی با ضریب اصطکاک بالا پوشیده شده است. این صفحه بر روی فلایویل قرار میگیرد، اگر نیروی خارجی این صفحه را بر روی فلایویل فشار دهد صفحه به علت نیروی اصطکاک به همراه فلایویل می چرخد. محور ورودی گیربکس به صفحه کلاچ متصل می شود، پس تا زمانیکه نیروی خارجی بر روی صفحه کلاچ قرار داشته باشد نیروی موتور به گیربکس منتقل می شود.
این نیروی خارجی توسط یک دیسک فشاری تامین می شود که پشت آن فنر قرار دارد. پوسته این دیسک عملا به فلایویل پیچ می شود پس دیسک فشاری در حالت عادی روی صفحه کلاچ اصطکاکی فشار می آورد و نیروی موتور به سیستم انتقال قدرت منتقل می شود. این پروسه در حالت عادی رانندگی است. اما نیرو چطور توسط کلاچ قطع می شود.
برای قطع نیرو از یک نوع فنر خاص که در مجموع دیسک به کار فته استفاده می شود که به این فنرها فنر دیافراگمی گفته می شود. فنر دیافراگمی بین دیسک فشاری و پوسته قرار میگیرد. حلقه بیرونی فنر دیافراگمی به دیسک فشاری متصل شده است. با فشردن فنر زبانه‌های آن به سمت صفحه فشار می‌روند و آن را از صفحه اصطکاکی دور می‌کنند. در این صورت فشار روی این صفحه کاسته می‌شود. اما فشار وارده بر فنر خورشیدی نیز به کمک سیستم هیدرولیکی یا مکانیکی پدال کلاچ کنترل می‌شود. به این ترتیب که، با فشردن پدال گاز توسط راننده، عملگر پدال نیروی پای راننده را به دوشاخ منتقل می‌کند و دوشاخ را از یاتاقان آزاد کننده جدا می‌نماید. با حرکت دوشاخ، یاتاقان از فنر دیافراگمی جدا شده و فنر نیز تغییر حالت لازم را می‌دهد.
برای آشنایی دقیق با عملکرد کلاچ ویدیو زیر را مشاهده نمایید.
اجزای کلاچ
کلاچ از قطعات و اجزای زیادی تشکیل شده که در ادامه مهمترین آن ها را بررسی خواهیم کرد.
فلایویل
فلایویل یک صفحه دوار توپر می باشد که در انتهای میل لنگ متصل می شود وظیفه اصلی این قطعه جذب ارتعاشات شدید موتور و انتقال نیروی چرخشی به سیستم انتقال قدرت می باشد. فلایویل بدلیل جرم بالا دارای اینرسی بالایی است، طبق قانون اینرسی یک جسم با جرم بالا تمایل بیشتری به حفظ وضعیت خود دارد پس با چرخش فلایویل بدلیل جرم بالایی که دارد تمایل به ادامه حرکت خود و حفظ سرعت دارد. فلایویل با چرخش میل لنگ موتور می چرخد.
بلبرینگ کلاچ
بلبرینگ کلاچ قطعه ای ساده ولی بسیار مهم است که تنها کاربرد آن هنگام فشار دادن کلاچ است. خراب شدن بلبرینگ کلاچ روی عوض کردن دنده اثر دارد و باعث آسیب رساندن به دیگر قطعات دنده و گیربکس می شود. وقتی که پدال کلاچ نگه داشته می شود، بلبرینگ به چرخ لنگر نزدیک شده و با رها کردن پدال کلاچ بلبرینگ هم به حالت اولیه خود باز می گردد. این کار سبب انتقال نیروی موتور به چرخ ها می‌شود.
دیسک کلاچ
دیسک کلاچ قطعه ای به شکل حلقوی درون پوسته کلاچ توسط فنر کلاچ و چندین خار و یا زبانه ثابت شده است و از طریق تماس اصطکاکی با صفحه کلاچ، نیرو موتور به صفحه کلاچ انتقال داده می شود. دیسک کلاچ قابلیت حرکت طولی داشته و با فشرده سازی فنر کلاچ می تواند از صفحه کلاچ جدا شود.
صفحه کلاچ
صفحه کلاچ، صفحه ای مدوری است که در تماس اصطکاکی با دیسک کلاچ قرار دارد. این قطعه با فشار دیسک کلاچ در تماس دائم با فلایویل است و در صورت فشردن پدال کلاچ اهرم بندی سیستم عمل کرده و صفحه کلاچ را از فلایول جدا می کند. در وسط صفحه کلاچ یک توپی هزار خاری قرار داده شده جهت درگیری با شفت ورودی جعبه دنده که در صورت دوران فلایول صفحه کلاچ شفت متصل شده را به گردش در می آورد. به دور صفحه کلاچ لنت ها توسط میخ به صفحات فنری موج دار صفحه کلاچ پرچ گردیده که در هنگام درگیری کلاچ فشار وارده به صفحه بصورت تدریجی انجام بپذیرد در ضمن بروی لنت ها شیارهای جهت خنک کاری بهتر و جلوگیری از داغ شدن تعبیه شده است. این لنت ها در دو طرف صفحه کلاچ نصب شده است.
پوشش و کاور سیستم کلاچ
پوشش کلاچ که روی صفحه فشار قرار میگیرد دیسک اصطکاک را با فشار به فلایول متصل می کند و به کمک صفحه فشار مانع از حرکت عرضی و لغزش آن روی فلایویل می‌شود.
فنر کلاچ
فنر صفحه کلاچ بر روی پوسته کلاچ قرار میگیرد و وظیفه اصلی آن فشرده کردن صفحه به دیسک کلاچ است، از طریق فشرده شدن این دو و تماس اصطکاکی، نیرو گشتاوری بین آنها منتقل می‌شود، دیسک و صفحه کلاچ معمولا دارای فنر های خورشیدی و مارپیچی هستند، فنر های مارپیچی تعبیه شده بر روی صفحه کلاچ میزان اصطکاک صفحه کلاچ را کنترل می‌کنند.
