کلاچ تجهیزی مکانیکی است که در مکانیزمهای دارای دو محور دوار کاربرد دارد. برای مثال در یک دریل دستی، یک محور به موتور دریل و محور دیگر به بخش مربوط به مته (مرغک) متصل است. وظیفهی کلاچ ایجاد اتصال یا انفصال میان دو محور است؛ به بیان دیگر، کلاچ میتواند دو محور را طوری به هم متصل کند که با سرعت و گشتاور برابر بچرخند، یا با قطع اتصال، امکان چرخش با سرعتهای متفاوت را برای آنها فراهم سازد.
در خودرو، محور خروجی پیشرانه بهطور مداوم در حال چرخش است، اما چرخهای خودرو همواره نباید بچرخند. برای کنترل حرکت خودرو دو راه وجود دارد: نخست خاموش کردن پیشرانه که عملاً غیرعملی است، و دوم استفاده از کلاچ در سیستم انتقال قدرت خودرو. به همین دلیل، کلاچ به یکی از ضروریترین قطعات خودروهای دندهدستی تبدیل شده است.
اجزای تشکیلدهنده کلاچ
کلاچ در حقیقت اولین قطعهی مکانیکی در سیستم انتقال قدرت خودروهاست که وظیفهی قطع و وصل ارتباط محور خروجی پیشرانه با محور جعبهدنده را بر عهده دارد. نیروی تولیدشده توسط پیشرانه از طریق میللنگ بهطور مستقیم به چرخ طیار (Flywheel) منتقل میشود. فلایویل یک دیسک فلزی بزرگ و سنگین است که وظیفهاش انتقال گشتاور پیشرانه به جعبهدنده است؛ کلاچ دقیقاً میان این دو قطعه نصب میشود تا قطع و وصل انتقال گشتاور را بر عهده بگیرد. کلاچ بهطور کلی از چهار بخش اصلی تشکیل شده که در ادامه هر یک معرفی میشوند.
صفحه (دیسک) کلاچ
صفحه کلاچ قطعهای دایرهای است که سطح دو طرف آن با مادهای دارای ضریب اصطکاک بالا (لنت صفحه کلاچ) پوشانده شده است. این صفحه مستقیماً روی چرخ طیار قرار میگیرد و عملکردی بسیار شبیه به لنتهای ترمز دارد. در مرکز این دیسک، صفحهی ارتعاشگیری نصب شده که با کمک فنرهای پیچشی، ارتعاشات و ضربههای ناشی از انتقال آنی گشتاور پیشرانه را کاهش میدهد تا هنگام تعویض دنده یا شروع حرکت از حالت سکون، تکانهای خودرو به حداقل برسد.
صفحهی فشار و پوشش کلاچ
برای آنکه صفحهی کلاچ بتواند گشتاور چرخ طیار را به جعبهدنده منتقل کند، باید با نیرویی زیاد به سطح آن بچسبد؛ وظیفهی صفحات اصطکاکی جلوگیری از لغزش صفحه روی سطح چرخ طیار است. صفحهی فشار و پوشش کلاچ وظیفهی اعمال این نیرو را برعهده دارند و مستقیماً به سطح چرخ طیار پیچ میشوند. صفحه کلاچ نیز میان چرخ طیار و صفحهی فشار قرار میگیرد.
فنر دیافراگمی
برای قطع ارتباط پیشرانه و جعبهدنده، باید نیروی اصطکاک میان صفحه کلاچ و چرخ طیار کاهش یابد تا صفحه بتواند روی سطح چرخ طیار بلغزد. به همین منظور، فنری خاص به نام فنر دیافراگمی میان صفحهی فشار و پوشش کلاچ تعبیه شده است. این فنر که به شکل دایره ساخته میشود، از تعدادی زبانه در مرکز تشکیل شده که با فشرده شدن آنها به سمت داخل، لبههای خارجی فنر در جهت مخالف نیرو وارد میکنند و در نتیجه نیروی وارد بر صفحه کلاچ از طریق صفحهی فشار بهطور چشمگیری کاهش مییابد.
یاتاقان رهاکننده
برای اعمال فشار روی زبانههای فنر دیافراگمی از یک یاتاقان استفاده میشود. راننده با فشردن پدال کلاچ، نیرویی را از طریق مکانیزم کابلی یا هیدرولیکی به یاتاقان رهاکننده وارد میکند که سبب فشرده شدن آن به سطح زبانههای فنر دیافراگمی و در نتیجه قطع ارتباط پیشرانه و جعبهدنده میشود.
مشکلات رایج کلاچ خودرو
کلاچ نیز همانند هر مکانیزم دیگری، در کنار مزایای فراوان، ایراداتی دارد که البته تا حد زیادی قابل پیشگیری هستند. بین دهههای ۱۹۵۰ تا ۱۹۷۰ میلادی، عمر مفید کلاچ خودروها بین ۸۰ تا ۱۱۰ هزار کیلومتر بود که با پیشرفت فناوری و بهبود مواد مصرفی، این رقم امروزه به بیش از ۱۲۸ هزار کیلومتر افزایش یافته است.
شایعترین مشکل کلاچها، ساییده شدن (یا به اصطلاح «تمام شدن») صفحه کلاچ است. همانطور که پیشتر اشاره شد، سطح دو طرف دیسک کلاچ با موادی دارای ضریب اصطکاک بالا (مشابه جنس لنتهای ترمز) پوشیده شده تا اصطکاک لازم را با چرخ طیار ایجاد کند. بهمرور زمان و بهویژه در اثر استفادهی نادرست (مانند نگهداشتن طولانیمدت پدال در حالت نیمکلاچ یا رها کردن ناگهانی آن)، پوشش سطح دیسک ساییده میشود و دیگر قادر به ایجاد اصطکاک کافی با چرخ طیار نیست؛ در نتیجه صفحه شروع به لغزیدن میکند. با لغزش صفحه کلاچ، گشتاور پیشرانه بهخوبی به جعبهدنده منتقل نمیشود و در بدترین حالت هیچ گشتاوری منتقل نشده و خودرو از حرکت بازمیایستد.
اگرچه ساییدگی صفحه کلاچ رایجترین مشکل این مکانیزم است، گاهی معضل دیگری نیز رخ میدهد: جدا نشدن صفحه از چرخ طیار. در این حالت ارتباط پیشرانه با جعبهدنده همواره برقرار است و امکان تعویض دنده یا توقف خودرو با پیشرانه روشن وجود ندارد. این مشکل معمولاً به یکی از دلایل زیر رخ میدهد:
- پارگی یا شل شدن کابل پدال کلاچ که مانع از اعمال فشار صحیح به یاتاقان رهاکننده میشود
- نشتی در سیلندر اصلی یا فرعی پدال کلاچ (در سیستمهای هیدرولیکی) و در نتیجه کاهش فشار روغن و نیروی اعمالی بر یاتاقان رهاکننده
- نفوذ هوا به داخل مدار هیدرولیک پدال کلاچ که باعث افت فشار روغن و کاهش فشار اعمالی بر یاتاقان رهاکننده میشود
- عدم تنظیم بودن مکانیزم انتقال نیروی پدال در کلاچهای مکانیکی
- سایش یا عملکرد نامناسب قطعات کلاچ نسبت به یکدیگر
کلاچ خشک و کلاچ خیس؛ چه تفاوتی دارند؟
اساس عملکرد کلاچها بر پایهی اصطکاک استوار است؛ نیروی اصطکاک ایستایی صفحه کلاچ، عامل قطع و وصل انتقال گشتاور از پیشرانه به جعبهدنده است. این اصطکاک، حاصل از تماس دیسک کلاچ با چرخ طیار، باعث تولید گرما و در شرایط بحرانی حتی سوختن صفحه میشود. برای رفع این مشکل، مهندسان نوعی کلاچ طراحی کردهاند که در روغن غوطهور است (معمولاً درون محفظهی پیشرانه و در تماس با روغن موتور قرار میگیرد) تا گرمای ناشی از اصطکاک از طریق روغن دفع شود. این نوع کلاچ که به «کلاچ خیس» معروف است، برخلاف کلاچ معمولی، معمولاً از چند صفحه که روی هم سوار شدهاند بهره میبرد. کلاچهای خیس بهطور کلی بازدهی کمتری نسبت به کلاچهای خشک دارند، اما فضای کمتری اشغال میکنند و به همین دلیل بیشتر در موتورسیکلتها به کار میروند
مطالب مشابه