سیستم کلاچ -بخش 2

عملکرد مجموعه کلاچ

همانطور که در مقاله مجموعه کلاچ –قسمت اول هدف، کلیات و اجزا اصلی سیستم کلاچ بیان شد، سیستم کلاچ یکی از بخش‌های مهم در مسیر انتقال قدرت خودرو از موتور تا چرخ به شمار می‌رود. در قسمت اول به تشریح انواع و عملکرد کلاچ و مکانیزم راه‌اندازی آن پرداخته شد. در این بخش به اجزا و عملکرد مجموعه سیستم کلاچ  می‌پردازیم.

1- مجموعه راه‌انداز کلاچ ۲- مجموعه کلاچ
شکل 1- اجزا اصلی سیستم کلاچ

مجموعه سیستم کلاچ

همانطور که در بخش پیش در مورد وظیفه مجموعه سیستم کلاچ اشاره شد. صرف‌نظر از روش راه‌اندازی کلاچ‌ها، وظیفه کلاچ قطع کردن و وصل کردن خط انتقال قدرت است. فیلم 1 این وظیفه را به‌صورت بسیار ساده و شماتیک نشان می‌دهد.

همانطور که در فیلم مشاهده می‌شود. هنگامی که محور خروجی توسط مجموعه کلاچ به محور ورودی فشرده شده است، گشتاور و دور از محور ورودی به محور خروجی انتقال پیدا می‌کند اما درصورتی‌که کلاچ باعث جداشدن محور خروجی از محور ورودی شود، انتقال دور و گشتاور متوقف خواهد شد.
آنچه در فیلم 1 نشان‌ داده‌ شده عملکرد کلاچ در حالت بسیار ساده هست در ادامه عملکرد کلاچ‌های اصطکاکی به‌صورت کمی دقیق‌تر بیان می‌شود.

انتقال گشتاور                  عدم انتقال گشتاور
1- شفت ورودی 2- صفحه انتقال 3- شفت خروجی
4- صفحه اصطکاکی 5- صفحه فشاری 6- صفحه فشاری
شکل 2- نحوه انتقال گشتاور در کلاچ اصطکاکی

همانطور که در شکل 2 مشاهده می‌شود، وضعیت صفحات فشاری (5 و 6) حالت‌های متفاوتی ایجاد می‌کند.
حالت عدم انتقال گشتاور/دور: اگر صفحات فشاری (5 و 6) در حالت آزاد باشند. گشتاور/دور در شفت ورودی به صفحه فشاری (6) منتقل شده و از طریق پیچ‌های اتصال به صفحه فشاری (5) منتقل می‌شود اما در همین مرحله فرایند انتقال متوقف می‌شود.
حالت انتقال گشتاور/دور: اگر صفحه فشاری (5) به سمت صفحه فشاری (6) حرکت کند، صفحه انتقال (2) بین این دو صفحه فشرده می‌شود، بنابراین گشتاور شفت ورودی (1) پس از انتقال به صفحه فشاری (6 و 5) از طریق صفحه اصطکاکی (4) که روی صفحه انتقال (2) نصب شده است می‌رسد. صفحه انتقال (2) روی شفت خروجی به‌صورت هزارخار قرار گرفته است؛ بنابراین گشتاور/دور به شفت خروجی منتقل می‌شود

اجزا اصلی مجموعه کلاچ

مجموعه کلاچ در سیستم‌های انتقال قدرت معمولی (اصطلاحاً دستی) از سه بخش کلی تشکیل شده است. اجزا در شکل 3 نشان‌داده‌شده است.

1- مجموعه دیسک 2- مجموعه صفحه کلاچ 3- مجموعه فلایویل
شکل 3- اجزا مجموعه سیستم کلاچ

شکل 4- نمونه کیت کلاچ

مجموعه دیسک

مجموعه دیسک در فرم‌های مختلف وجود دارد. شکل 5 نوعی دسته‌بندی مجموعه دیسک را نشان می‌دهد.

شکل 5- نوعی دسته‌بندی دیسک کلاچ

دیسک نوع انگشتی در شکل 6 نشان‌ داده‌ شده است. پوسته مجموعه کلاچ (1) توسط پیچ به فلایویل (B)متصل می‌شود و زمانی که فلایویل می‌چرخد، پوسته کلاچ (1)نیز می‌چرخد. اگر به انگشتی‌ها (4) (معمولاً 3 انگشتی) نیروی فشاری وارد نشود. فنرها (7) صفحه فشاری (6) را به سمت صفحه کلاچ (C) فشرده می‌شود و در نتیجه صفحه کلاچ بین فلایویل و صفحه فشاری فشرده شده و عمل انتقال گشتاور از طریق صفحه کلاچ انجام می‌شود.

1-پوسته مجموعه کلاچ 2- پین انگشتی 3- تکیه‌گاه پین 4- انگشتی
5- خار 6- صفحه فشاری 7- فنر
A: بلبرینگ و آسیابک B: فلایویل C: صفحه کلاچ
شکل 6- اجزا دیسک کلاچ از نوع انگشتی

در حالت دیگر دوشاخه کلاچ بلبرینگ و آسیابک (A) را حرکت می‌دهد و این فشار به انگشتی (4) منتقل می‌شود حرکت انگشتی توسط پین (3) به صفحه فشاری (6) منتقل می‌شود. صفحه فشاری (6) کمی به عقب حرکت می‌کند و صفحه کلاچ (C) از حالت تحت‌فشار بودن بین صفحه فشاری (6) و فلایویل (B) خارج می‌شود و دیگر نیرو از طریق آن منتقل نمی‌شود.

سالیان درازی است که خودروها از دیسک نوع انگشتی استفاده نمی‌کنند. تقریباً تمامی خودروهای امروزی از دیسک از نوع فنر خورشیدی استفاده می‌کنند که در شکل 7 اجزا آن نشان‌ داده‌ شده است.

1- پوسته مجموعه کلاچ 2- رینگ 3- پین تکیه‌گاه
4- صفحه فشاری 5- فنر خورشیدی
A: بلبرینگ و آسیابک B: صفحه کلاچ C: فلایویل
شکل 7- اجزا دیسک کلاچ از نوع خورشیدی فشاری

عملکرد دیسک خورشیدی :

حالت انتقال گشتاور/دور: پوسته مجموعه کلاچ (1) توسط پیچ به فلایویل (C)متصل می‌شود و زمانی که فلایویل می‌چرخد، پوسته کلاچ (1)نیز می‌چرخد. اگر به مرکز فنر خورشیدی (5) نیروی فشاری وارد نشود. فشار این فنر (5) صفحه فشاری (4) را به سمت صفحه کلاچ (B)فشرده می‌کند و در نتیجه صفحه کلاچ بین فلایویل و صفحه فشاری فشرده شده و عمل انتقال گشتاور از طریق صفحه کلاچ انجام می‌شود.
حالت عدم انتقال گشتاور/دور: دوشاخه کلاچ بلبرینگ و آسیابک (A) را حرکت می‌دهد و این فشار به قسمت مرکزی فنر خورشیدی (5) منتقل می‌شود باتوجه‌به رینگ‌های محدودکننده (2) فنر خورشیدی و تکیه‌گاه (3) فشار روی صفحه فشاری برداشته شده و کمی به سمت (راست) حرکت می‌کند و صفحه کلاچ (B) از حالت تحت‌فشار بودن بین صفحه فشاری (4) و فلایویل (C) خارج می‌شود و دیگر نیرو از طریق آن منتقل نمی‌شود.
در شکل 8 دو حالت تشریح شده را نشان می‌دهد.

شکل 8- عملکرد دیسک خورشیدی فشاری

همانطور که شکل 5 دسته‌بندی دیسک کلاچ را نشان داده است، دیسک‌ها می‌تواند از نوع فشاری و یا کششی باشد. کششی یا فشاری بودن به این معنی است که با فشار دادن فنر خورشیدی به داخل حالت آزاد (عدم انتقال گشتاور) انجام می‌شود و یا اینکه با کشیدن به خارج فنر خورشیدی حالت آزاد ایجاد می‌شود.

A: نوع فشاری B: نوع کششی
شکل 9- کلاچ نوع کششی و فشاری

این دو نوع در عملکرد صفحه و انتقال گشتاور تفاوت زیادی ندارند. اما همانطور که در شکل 9 نشان‌داده‌شده طول بازوهای انتقال نیرو به فنر خورشیدی متفاوت خواهد بود که این اتفاق در کاهش نیروی اعمالی از طرف دوشاخه کلاچ به بلبرینگ مؤثر خواهد بود مدل کلاچ فشاری نسبت به نوع کششی متداول‌تر است و در شکل 10 نوعی کلاچ کششی نشان‌ داده‌ شده است.

شکل 10- کلاچ از نوع کششی

صفحه کلاچ

گشتاور انتقالی به شفت ورودی گیربکس، از طریق صفحه کلاچ منتقل می‌شود. شکل 11 شکل عمومی صفحه کلاچ ساده و اجزا آن را نشان می‌دهد.

1- لنت 2- پرچ 3- پین محدودکننده 4- فنر پیچشی 5- پوسته توپی 6- توپی
شکل 11- اجزا عمومی صفحه کلاچ

در تصویر  11 برخی از اجزا مهم صفحه کلاچ قابل‌ مشاهده نیست. برای درک ارتباط بین قسمت‌های مختلف صفحه کلاچ به شکل 12 توجه کنید.

1-لنت 2- فنر برگه‌ای 3- صفحه فنر برگه‌ای 4- توپی 5- پوسته توپی 6- لنت 7- فنر مارپیچ
شکل 12- اجزا صفحه کلاچ

همانطور که در شکل 12 مشاهده می‌شود توپی در قسمت مرکز قرار دارد پوسته توپی و صفحه فنر برگه‌ای به آن متصل می‌شوند (پرچ می‌شوند) و در نهایت لنت‌ها از طرفین به فنر برگه‌ها متصل می‌شوند. برای تشریح عملکرد بهتر است ابتدا با وظیفه هر قسمت آشنا شویم، وظایف اجزا صفحه کلاچ به شرح زیر است:

1. لنت: انتقال گشتاور از طریق فشرده شده بین دیسک و فلایویل
2. فنر برگه‌ای: کنترل ضربه‌های ناشی از فشرده شدن (نیروهای محوری) و آزاد شدن لنت بین دیسک و فلایویل + انتقال گشتاور از لنت به صفحه فنر برگه‌ای
3. صفحه فنر برگه‌ای: دریافت گشتاور از فنر برگه‌ای و انتقال آن به فنر پیچشی با کمک پوسته توپی
4. فنر مارپیچ: انتقال گشتاور از صفحه فنر برگه‌ای و پوسته توپی به توپی و کنترل نیروهای شعاعی
5. توپی: انتقال گشتاور به شفت ورودی گیربکس

1- فنر برگه‌ای 2- لنت 3- دیسک کلاچ 4- پرچ 5- فلایویل
شکل 13- نحوه قرارگرفتن فنر برگه‌ای در صفحه کلاچ

شکل 13 نحوه فشرده شدن فنر برگه‌ای و کنترل نیروهای محوری را نشان می‌دهد.

شکل 14- نحوه فشرده شدن لنت و کنترل نیروهای محوری توسط فنر برگه‌ای

همانطور که فنر برگه‌ای تنش‌های محوری را کاهش می‌دهد، فنرهای مارپیچ (فنر لول)، تنش‌های پیچشی را کنترل می‌کنند. نظر به اینکه انتقال گشتاور از صفحه فنر برگه‌ای (و پوسته توپی) از طریق فنرهای پیچشی به توپی منتقل می‌شود، فنرها تنش اولیه پیچشی را بین این دو عضو خنثی می‌کند و حرکت پیچشی نرم‌تر انجام می‌شود. شکل 15 این موضوع را نشان می‌دهد.

شکل 15- نحوه فشرده شدن فنرهای مارپیچ و کنترل تنش‌های پیچشی و عملکرد پین محدودکننده

در برخی صفحه کلاچ‌ها از دو فنر مارپیچی با قطرهای متفاوت استفاده می‌کنند تا تنش‌ها پیچشی را بهتر کنترل کنند.
در فیلم 2 عملکرد کامل مجموعه کلاچ را میتوان مشاهده کرد.

آنچه در این مقاله ذکر شد وظیفه و اجزا سیستم کلاچ ساده بود، در مقاله‌های بعدی به‌صورت اختصاصی در مورد سیستم‌های دو کلاچ، فلایویل‌ها با کنترل دینامیکی و همچنین عیب‌یابی و رفع عیب کلاچ‌ها مطالبی خواهد آمد.

نویسنده: مهندس بهروز خطیبی