مجموعه کلاچ (بخش 1)

انواع مکانیزم راه‌انداز

در این مقاله به وظیفه، انواع و اجزا کلی سیستم کلاچ پرداخته خواهد شد سپس انواع مکانیزم‌های راه‌اندازی کلاچ تشریح خواهد شد. در مقاله‌های بعدی به بررسی مجموعه کلاچ و عیب‌یابی آن می‌پردازیم
خودرو از سیستم‌های مختلفی تشکیل شده است یکی از این سیستم‌ها، سیستم انتقال قدرت است که با عنوان drivetrain شناخته می‌شود. کلاچ یکی از زیر مجموعه‌های این سیستم به شمار می‌رود. عملکرد مجموعه کلاچ در خودرو بسیار پراهمیت است. خرابی‌های این سیستم بر عملکرد اجزا دیگر و کیفیت رانندگی تأثیر زیادی دارد.

وظیفه و انواع سیستم کلاچ

کلاچ‌ها در صنعت کاربرد فراوانی دارند. به‌صورت کلی کلاچ‌ها برای قطع کردن گشتاور در مسیر انتقال نیرو بکار برده می‌شوند. این قطع ارتباط می‌تواند از نظر مسیر انتقال حرکت باشد (کلاچ‌های یک‌طرفه) یا از نظر قطع کردن موقت مسیر انتقال (کلاچ کمپرسور کولر) باشند. کلاچ در مسیر انتقال قدرت وظیفه قطع و وصل گشتاور عبوری بین موتور و جعبه‌دنده را بر عهده دارد.
شکل 1 به‌صورت ساده این موضوع را نشان می‌دهد.

شکل 1- محل قرارگرفتن کلاچ

به‌عنوان‌ مثال زمانی که بخواهیم دنده خودرو را تغییر دهیم هماهنگ بودن دور موتور (میل‌لنگ و فلایویل) و دور شفت گیربکس بسیار اهمیت دارد. درصورتی‌که این فرایند درست انجام نشود حتی ممکن است به خاموش شدن موتور نیز بیانجامد. این قطع وصل کردن می‌تواند به روش دستی و یا اتوماتیک انجام شود. با توجه با اینکه هدف از این مقاله کلاچ در مسیر انتقال قدرت است از این به بعد هر جا از کلمه کلاچ استفاده شد منظور همان کلاچ بین موتور و جعبه‌دنده است. نمودار شکل 2 انواع دسته‌بندی‌های کلاچ را نشان می‌دهد.

شکل 2- روش‌های دسته‌بندی کلاچ

همانطور که در شکل 2 ملاحظه می‌شود به روش‌های مختلف می‌توان کلاچ‌ها را دسته‌بندی کرد. کلاچ خودروهای سواری معمولی، عموماً از نوع کلاچ دستی (غیر اتوماتیک)، خشک، تک صفحه‌ای، فشاری است که می‌تواند از مکانیزم راه‌انداز سیمی یا هیدرولیکی استفاده کند. شکل 3 کلاچ‌های متداول را نشان می‌دهد

شکل 3 – کلاچ از نوع خشک/تک صفحه‌ای/دستی

کلاچ‌های اتوماتیک نیاز به اعمال نیرو توسط راننده در زمان ضروری ندارند این کلاچ‌ها در سیستم‌های انتقال قدرت اتوماتیک استفاده می‌شود. شکل 4 این نوع کلاچ را نشان می‌دهد. این کلاچ‌ها به دلیل استفاده از مایع هیدرولیک به کلاچ‌ها تر نیز شناخته می‌شوند.

شکل 4- نوعی کلاچ هیدرولیک (مبدل گشتاور)

همانطور که در شکل 4 نشان‌داده‌شده است این نوع کلاچ‌ها در واقع نوعی مبدل گشتاور (Torque convertor) هستند که با کمک جریان سیال بین اجزا مخالف آن گشتاور مورد نیاز را انتقال می‌دهند. در این مقاله به این نوع مبدل‌ها پرداخته نمی‌شود.

اجزا اصلی سیستم کلاچ

همانطور که در شکل 5 نشان‌داده‌شده است. سیستم کلاچ را می‌توان به دو زیرسیستم کلی دسته‌بندی کرد

1- مجموعه راه‌انداز کلاچ 2- مجموعه کلاچ
شکل 5- اجزا اصلی سیستم کلاچ

مجموعه راه‌انداز کلاچ

کلیه قطعاتی که سبب می‌شود فرمان راننده به سیستم کلاچ منتقل شود را مجموعه راه‌انداز کلاچ می‌نامند. همانطور که در شکل 6 نیز ملاحظه می‌شود معمولاً پدال کلاچ نیروی پای راننده را دریافت می‌کند و مجموعه راه‌انداز این نیرو را به مجموعه کلاچ منتقل می‌کند. راه‌اندازی مجموعه کلاچ عموماً به سه روش انجام می‌شود که نمودار شکل 6 این موضوع را نشان می‌دهد.

شکل 6 – انواع روش‌های راه‌اندازی کلاچ

روش اهرم‌بندی امروزه به‌ندرت مشاهده می‌شود. روش هیدرولیکی و روش سیمی در خودروها متداول است. شکل 7 مکانیزم راه‌اندازی از نوع سیمی را نشان می‌دهد.

1-پدال کلاچ 2- پدال ترمز 3- تکیه‌گاه پدال 4- پین سیم کلاچ 5- پروانه‌ای سیم
6-سیم کلاچ 7- پمپ ترمز 8- تکیه‌گاه پمپ ترمز 9- روکش سیم کلاچ – 10- گردگیر
شکل 7 – مکانیزم راه‌انداز از نوع سیمی

مکانیزم راه‌انداز از نوع سیمی نسبت به نوع هیدرولیکی ارزان‌تر است و تعداد عیوب این نوع نسبت به عیوب نوع هیدرولیکی کمتر است. همانطور که در شکل 7 ملاحظه می‌شود سیم کلاچ به روی پدال متصل می‌شود. با فشرده شده پدال سیم کشیده شده و باعث حرکت دوشاخه کلاچ می‌شود و به‌این‌ترتیب نیرو پدال به مجموعه کلاچ انتقال پیدا می‌کند. شکل 8 چند نمونه سیم کلاچ را نشان می‌دهد.

سمت راست: سیم کلاچ تویوتا کرولا سمت چپ: سیم کلاچ پژو 405
شکل 8- دو نمونه سیم کلاچ

در نوع سیمی معمولاً در محل اتصال سیم کلاچ و دوشاخه کلاچ جایی برای رگلاژ کردن قرار داده می‌شود که با کمک بستن یا بازکردن مهره مربوطه، عملکرد کلاچ نسبت به میزان فشرده شده پدال را تغییر داد.

شکل 9- محل رگلاژ سیم کلاچ در دو نوع خودرو

یکی از دیگر از مکانیزم‌های راه‌انداز کلاچ نوع هیدرولیکی است. شکل 10 این نوع و اجزا آن را نشان می‌دهد.

1-پدال کلاچ 2- مخزن ذخیره 3- پمپ بالایی 4- لوله فلزی 5- شیلنگ انتقال
6- فنر برگردان دوشاخه 7- گلدانی گیربکس 8- دوشاخه کلاچ 9- پمپ پایینی
شکل 10- نوعی مکانیزم راه‌اندازی هیدرولیکی

کیفیت و دقت نوع هیدرولیکی نسبت به نوع سیمی بالاتر است. نشتی در این نوع مکانیزم از عیوب متداول است. قیمت تمام شده این سیستم نسبت به مدل سیمی بالاتر است.
همانطور که اشاره شد، نوع راه‌انداز هیدرولیکی به دلیل استفاده از پمپ، نیاز به نیروی کمتری روی پدال نیازمند است. در نتیجه راننده با راحتی بیشتری پدال را فشار می‌دهد. شکل 11 و 12 اجزا پمپ بالایی و پایینی را نشان می‌دهد.

1-پیستون 2- فنر برگردان 3- مجرای خروجی 4- مخزن ذخیره
5- سوپاپ یک‌طرفه مخزن 6- تشتکی 7- اورینگ
شکل 11- اجزا پمپ بالایی کلاچ

زمانی که پدال فشرده می‌شود میله فشاری پیستون را به سمت جلو هدایت می‌کند. میله سوزنی داخل پمپ سوپاپ یک‌طرفه مخزن را به سمت جلو فشار داده و در نتیجه مجرای برگشت روغن به سمت پمپ بسته می‌شود. با افزایش فشار روی پدال ترمز پیستون بیشتر به سمت جلو حرکت می‌کند و مایع هیدرولیک محبوس شده در داخل فضای پمپ فقط یک راه خروجی دارد و آن هم به سمت پمپ پایینی است. به‌این‌ترتیب متناسب با فشار پای راننده روی پدال مایع هیدرولیک ارسال می‌شود. با برداشتن فشار ازروی پدال فنر برگردان پیستون را به محل اولیه خود بر می‌گرداند. در نتیجه فشار سوزنی روی سوپاپ یک‌طرفه مخزن کم می‌شود. مایع هیدرولیک که به دلیل تمام شدن عملکرد کلاچ در پمپ پایینی وجود داشت به پمپ بالایی بر می‌گردد. این افزایش حجم می‌تواند تا حدی از طریق بازبودن سوپاپ یک‌طرفه مخزن به سمت مخزن برگردد.
در صورت وجود هرگونه نشتی در مدار به دلیل بازبودن مجرای سوپاپ یک‌طرفه میزان کم‌شدن مایع نیز از طریق مخزن جبران می‌شود. مایع می‌تواند از مخزن به داخل پمپ راه پیدا کرند و در صورت کاهش حجم، روغن آن را جبران کند.

1- مجرای ورودی از پمپ اصلی 2- میله فشاری دوشاخه کلاچ
3- پیستون 4- اورینگ آب‌بندی 5- پیچ هواگیری
شکل 12- پمپ پایینی کلاچ

شکل 12 اجزا داخلی پمپ پایینی را نشان می‌دهد. زمانی که پدال فشرده شد مایع هیدرولیک از طریق مجرای 1 وارد پمپ پایینی می‌شود و به فنر کمک کرده و میله فشاری این پمپ را به سمت چپ فشار می‌دهد. میله فشاری باعث حرکت دوشاخه کلاچ می‌شود. پس از رهاکردن پدال کلاچ حجم داخل پمپ اولیه (شکل 11) افزایش پیدا می‌کند و بخشی از مایع هیدرولیک از پمپ پایینی به پمپ بالایی بر می‌گردد. با کاهش فشار در پمپ پایینی پیستون می‌تواند به عقب برگردد این کار با کمک نیروی فنر برگردان دوشاخه (شماره 6- شکل 10) اتفاق می‌افتد.
امروزه دو نوع سیستم با اندازه هیدرولیکی در خودروها مشاهده می‌شود. نوع ساده‌تر و قدیمی‌تر همان نوعی است که در شکل 10 نشان‌ داده‌شده است. اما نوعی دیگری که  در برخی خودروهای جدید استفاده می‌شود با حذف کردن دوشاخه خود پمپ روی شفت ورودی گیربکس نصب شده است. شکل 13 مقایسه این دو نوع سیستم راه‌انداز هیدرولیکی را نشان می‌دهد.

سمت راست: پمپ بالایی و پمپ پایینی سمت چپ: نوع SCS
شکل 13- انواع راه‌انداز هیدرولیکی کلاچ هیدرولیکی

شکل 14 نوع CSC (concentric slave cylinder) را نشان می‌دهد.

شکل 14- مکانیزم راه‌انداز از نوع CSC

همانطور که ملاحظه می‌شود پمپ پایینی این نوع سیستم راه‌انداز کلاچ متفاوت است. برای تشخیص عملکرد این مدل به شکل 15 توجه کنید.

1-فنر فشاری 2- مجرای ورود از پمپ اصلی (بالایی) 3- بدنه پمپ 4- تشتکی آب‌بندی
5-گردگیر 6- پیستون 7- آسیابک (ذغالی بلبرینگ) 8- بلبرینگ 9- بوش راهنما 10- مجرای هواگیری
شکل 15- پمپ از نوع CSC

عملکرد مجموعه پمپ CSC که به نوع پمپ مرکب نیز شناخته می‌شود، به این صورت است که پس از ارسال مایع هیدرولیک از طریق پمپ بالایی (اصلی) در زمان فشرده شدن پدال کلاچ، این مایع از طریق مجرای شماره 2 به محفظه سیلندر راه پیدا می‌کند. با افزایش فشار و وجود تشتکی (4) که مانع نشتی مایع هیدرولیک می‌شود. این فشار به پیستون (6) راه پیدا می‌کند فشار هیدرولیک به همراه نیروی فنر به بلبرینگ فشار وارد کرده و در نتیجه صفحه ذغالی روی آن فشار وارد می‌کند و آن را با کمک بوش راهنما (9) نیرو را به مجموعه کلاچ منتقل می‌کند. پس از رها شدن امکان برگشت مایع هیدرولیک از طریق مجرای (2) به سمت سیلندر اصلی (بالایی) فراهم می‌شود در نتیجه فشار مایع کم شده و نیروی مجموعه کلاچ (که در بخش بعدی عملکرد آن توضیح داده می‌شود) بلبرینگ آسیابک را به محل اولیه خود برمی‌گرداند. وظیفه فنر (6) اعمال پیش فشار بر روی بلبرینگ کلاچ برای ایجاد حداقل لقی در هنگام آزاد بود سیستم است.

یکی دیگر از اجزا راه‌انداز کلاچ واحد دوشاخه کلاچ و بلبرینگ آن است. شکل 16 این واحد را نشان می‌دهد.

1- سیم کلاچ(یا میله فشاری پمپ پایینی) 2- دوشاخه کلاچ 3- تکیه‌گاه 4- بلبرینگ 5- مجموعه کلاچ
شکل 16- واحد دوشاخه کلاچ و بلبرینگ

همانطور که در بخش‌های قبل توضیح داده شد آخرین عضو سیستم مکانیزم راه‌اندازی کلاچ واحد دوشاخه کلاچ است. چه سیستم راه‌اندازی از نوع سیمی باشد و چه از نوع هیدرولیکی ساده و چه از نوع اهرم‌بندی همه در انتها به دوشاخه کلاچ منتهی می‌شوند. دوشاخه کلاچ حرکت کرده و بلبرینگ و ذغالی (آسیابک) را حرکت می‌دهد و در نهایت نیرو به مجموعه کلاچ وارد می‌شود. معمولاً آسیابک جنس نرم‌تری دارد تا در هنگام عملکرد میزان ساییدگی بلبرینگ و همچنین مجموعه کلاچ کمتر شود. شکل 17 این واحد را به‌صورت مجزا نشان می‌دهد

1-دوشاخه 2- بلبرینگ و آسیابک
شکل 17 – واحد دوشاخه کلاچ

آنچه در این مقاله آمد مختصری از عملکرد و اجزا سیستم کلاچ بود در مقاله‌های بعدی سایر اجزا سیستم کلاچ و نحوه عیب‌یابی آن مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

نویسنده : مهندس بهروز خطیبی