کلاج خودرو چیست و چه نقشی در رانندگی دارد؟
کلاچ یک کلمه انگلیسی Clutch به معنای اتصال و یا چیزی است که مسئول برقراری اتصال می باشد. راننده یک خودرو با استفاده از کلاچ اتصال بین جعبه دنده و موتور را قطع می کند: موتور روشن است، چرخ دنده ها در جعبه دنده نمی چرخند و خودروی در حال حرکت با شتابی که دارد به حرکت خود ادامه می دهد. در واقع می توان گفت، وظیفه اصلی کلاچ مدیریت انتقال نیرو از موتور به چرخ ها می باشد.
نقش کلاچ در خودرو چیست؟
وظیفه کلاچ در خودرو
کلاج خودرو چیست و چه نقشی در رانندگی دارد؟ کلاچ در خودروها دو وظیفه عمده دارد یکی هم دور کردن جعبه دنده و شفت موتور به منظور تعویض دنده و دیگری توقف خورو بدون خاموش شدن موتور. در یک خودرو به دلیل اینکه شفت موتور پیوسته در حال چرخش است اما چرخ خودرو گاهی بایستی متوقف شود،احتیاج به یک کلاچ است. به منظور توقف خودرو بدون خاموش کردن موتور ، چرخ ها نیازمند این هستند که ارتباطشان از موتور برای لحظاتی قطع شود.
سیستم انتقال در خودرو از اجزای بسیاری نظیر گیربکس ،دیسک و صفحه ،دیفرانیسل و غیره تشکیل شده است .به عبارتی قدرت موتور که از حرکت طولی پیستون ایجاد شده توسط میل لنگ به حرکت دورانی تبدیل می گردد و توسط دیسک و صفحه به جعبه دنده منتقل شده و پس از اعمال ضریب دنده مناسب به دیفرانسیل منتقل می گردد و قدرت نهایتا به چرخها خواهد رسید.
اما زمان هایی وجود دارد که راننده نیاز ندارد قدرت موتور به چرخ منتقل گردد مانند وقتی پشت چراغ قرمز متوقف است و یا در حال کاهش سرعت می باشد. اینجاست که باید ارتباط موجود میان موتور و سیستم انتقال قدرت به نحوی قطع گردد. این وظیفه خطیر بر عهده سیستمی به نام کلاچ نهاده شده است. دیسک و صفحه نیز توسط مکانسیم خاصی در خودرهای مجهز به دنده دستی به پدال کلاچ متصل شده است. برای کسب اطلاعات بیشتر به سایت شرکت خودرو محل مراجعه کنید.
از این رو زمانی که راننده پای خودرو را روی کلاچ قرار می دهد دیسک و صفحه از فلای ویل جدا شده و ارتباط موتور با جعبه دنده بطور کامل قطع می گردد و وقتی پدال کلاچ رها می شود دوباره این ارتباط برقرار می گردد.
قطعات تشکیل دهنده کلاچ خودرو
اجزای تشکیل دهنده کلاچ ماشین چیست؟اجزای تشکیل دهنده کلاچ خودرو
کلاچ در حقیقت اولین قطعه‌ی مکانیکی در سیستم انتقال قدرت خودروها است که وظیفه‌ی قطع و وصل ارتباط محور خروجی پیشرانه با محور جعبه‌دنده را برعهده دارد. نیروی تولید شده توسط پیشرانه به‌طور مستقیم از طریق میل‌لنگ به چرخ طیار (Flywheel) منتقل می‌شود.
فلایول
فلایویل یا چرخ طیار یک دیسک فلزی بزرگ با جرم زیاد است که وظیفه‌اش انتقال گشتاور پیشرانه به جعبه‌دنده است و کلاچ دقیقاً میان این دو قسمت نصب می‌شود تا وظیفه‌ی قطع و وصل انتقال گشتاور را برعهده بگیرد. کلاچ به‌طور کلی از چهار بخش اصلی تشکیل شده است که در ادامه به معرفی هر یک پرداخته شده است.
صفحه (دیسک) کلاچ
صفحه دیسک کلاچ
قطعه‌ای دایره‌ای که سطح دو طرف آن با ماده‌ای با ضریب اصطکاک بالا (لنت‌های صفحه کلاچ) پوشیده شده است. این صفحه به‌طور مستقیم روی چرخ طیار نصب می‌شود و عملکرد آن بسیار شبیه لنت‌های ترمز است. در مرکز این دیسک صفحه‌ی ارتعاش‌گیر نصب می‌شود که به کمک فنرهای پیچشی ارتعاشات و ضربه‌های ناشی از انتقال آنی گشتاور پیشرانه را حذف میکند تا در هنگام تعویض دنده یا آغاز حرکت از حالت سکون، میزان تقه زدن خودرو تا حد زیادی کاهش یابد.
لذا دیسک و صفحه را باید یکی از پرکاربردترین و همچنین درگیر ترین قطعات مصرفی خود دانست که دارای عمر محدودی است. اما تشخیص تمام شدن دیسک و صفحه از لحاظ دیداری بسیار مشکل است چرا که این قطعات در محفظه سربسته جلوی گیربکس تعبیه شده و امکان بازدید ندارد.
ممکن است صفحه کلاچ خودروی شما خراب شده باشد، برای کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه به مقاله زیر مراجعه نمایید.
صفحه‌ی فشار و پوشش کلاچ
صفحه فشار کلاچ
برای آنکه صفحه‌ی کلاچ بتواند گشتاور چرخ طیار را به جعبه‌دنده منتقل کند، باید با اعمال نیروی زیاد به سطح آن بچسبد؛ وظیفه‌ی صفحات اصطکاکی، ممانعت از لغزش صفحه روی سطح چرخ طیار است. صفحه‌ی فشار و پوشش کلاچ وظیفه‌ی اعمال نیروی مورد نیاز چسباندن صفحه به چرخ طیار را برعهده دارند و به‌طور مستقیم به سطح چرخ طیار پیچ می‌شوند. صفحه کلاچ میان چرخ طیار و صفحه‌ی فشار قرار می‌گیرد.
فنر دیافراگمی
فنر دیافراگمی کلاچ
همانطور که اشاره شد، کلاچ وظیفه‌ی قطع و وصل گشتاور تولیدی پیشرانه را برعهده دارد و مشخص شد که مکانیزم انتقال گشتاور از طریق چرخ طیار به‌چه صورت است. برای قطع کردن ارتباط پیشرانه و جعبه‌دنده باید به روشی نیروی اصطکاک میان صفحه کلاچ و چرخ طیار کاهش یابد تا صفحه بتواند روی سطح چرخ طیار بلغزد.
به‌همین 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 فشردن آن‌ها به سمت داخل، لبه‌های خارجی به سمت مخالف نیرو وارد می‌کنند تا نیروی وارد شده به صفحه کلاچ از طریق صفحه‌ی فشار به میزان چشمگیری کاهش یابد.
یاتاقان رهاکننده
یاتاقان رهاکننده کلاچ خودرو
به‌منظور 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 یاتاقان به سطح زبانه‌های فنر دیافراگمی می‌گردد و ارتباط پیشرانه و جعبه‌دنده قطع می‌شود.
کلاچ خودرو چگونه کار می کند؟
طرز کار کلاچ در ماشین
آنچه بیان شد، ساختار ساده و اساس کار یک کلاچ صفحه‌ای است که در بیشتر خودروها بکار گرفته می‌شود. این نوع کلاچ یک اتصال اصطکاکی میان موتور اتومبیل به عنوان منبع تولید توان و جعبه دنده اتومبیل برقرار میکند. در حالی که کلاچ اتومبیل درگیر است توان از موتور به جعبه دنده و از آنجا به چرخها انتقال می‌یابد.
لیکن گاهی لازم می‌شود که دنده مورد استفاده در جعبه دنده خودرو بر حسب شرایط جاده و سرعت حرکت تغییر یابد. برای آنکه بتوان این تغییر را به راحتی انجام داد، ابتدا لازم است که توان موتور از چرخ دنده‌های موجود در جعبه دنده جدا شود. برای قطع کردن این ارتباط توانی میان جعبه دنده و موتور از کلاچ استفاده می‌شود. این کار برای راننده اتومبیل می‌تواند به راحتی فشار دادن یک پدال به کمک پای چپ خویش باشد. لیکن فشار دادن این پدال پایی باعث فاصله گرفتن محور جعبه دنده از صفحه ی در حال چرخش موتور (فلایویل) خواهد شد.
همانطوری که پیشتر توضیح داده شد، بوجود آمدن فاصله، معادل است با قطع ارتباط و انتقال توان میان موتور و جعبه دنده. در این حالت راننده برای مدت کوتاهی پدال کلاچ را فشرده نگه می‌دارد و در حالی که جعبه دنده تحت تاثیر هیچ نیروی خاصی قرار ندارد یا به اصطلاح خلاص است، دنده مناسب را انتخاب کرده و جعبه دنده را در دنده مطلوب قرار می‌دهد و سپس پدال کلاچ را رها میکند. در این لحظه انتقال توان از موتور به جعبه دنده دوباره از سر گرفته خواهد شد.
کلاچ ماشین چگونه کار می کند
کلاچ ماشین کجاست؟
دستگاه کلاچ به وسیله پدال کلاچ که زیر پای چپ راننده قرار گرفته بکار می‌افتد. برای بکار انداختن کلاچ، راننده می‌بایست با پای چپ پدال کلاچ را تا انتها فشار بدهد.به این ترتیب که با فشار به پدال کلاچ صفحه فلایویل جدا می شود و نیرو به گیربکس (جعبه دنده) نمی رسد و در نتیجه چرخ های وسیله نقلیه ازاد می شود بر عکس با رها کردن کلاچ صفحه کلاچ به فلایویل می چسبد ونیروی موتور تابع سرعت و قدرت دنده گیربکس می شود.
قطعات کلاچ عبارتند از صفحه کلاچ و دو شاخه کلاچ و صفحه فلایویل و بلبرینگ کلاچ و اهرم و شاخک ها صفحه دهنده و دیسک کلاچ که از یک کاسه مانند از نوع چدن تشکیل شده است.
برای تعویض دنده ها باید باید وسیله ای به طور موقت نیرو را از گیربکس آزاد نماید و پس از تعویض دنده مجددا نیرو را برقرار کند. این وظیفه بر عهده سیستم کلاچ اتومبیل است.برای آزاد کردن کلاچ، کاسه ساچمه آزادکننده (بلبرینگ کلاچ) به وسیله پدال به یک طرف رانده می شود. حرکت کاسه ساچمه آزاد کننده باعث می شود که اهرم آزاد کننده مانع از فشار دادن صفحه فشار شده و فنر ها را تحت فشار قرار دهد. و با این کار درگیری کلاچ از بین رفته و کلاچ آزاد می شود.
به حالتی که کلاچ گرفته می‌شود حالت خلاصی و به حالتی که کلاچ رها می‌شود حالت درگیر شدن کلاچ گفته می‌شود.
طرز کار و عملکرد کلاچ خودرو در حالات مختلف
عملكرد كلاچ ماشین در حالت آزاد بودن پدال
در این وضعیت فنر خورشیدی، صفحه فشاری را به طرف جلو فشار می‌دهد و لنت صفحه كلاچ را به فلایویل می‌چسباند و به این ترتیب حركت رفت و برگشتی پیستون‌های موتور كه به گشتاور پیچشی در میل لنگ تبدیل می‌شود، با چرخش فلایویل، مجموعه كلاچ را می‌چرخاند. سپس گشتاور اصطكاكی صفحه كلاچ به توپی می‌رود و از طریق دنده‌های داخلی آن (هزار خاری) به شفت ورودی جعبه دنده و سپس به دیفرانسیل انتقال می‌یابد تا تقسیم دور شود و به چرخها انتقال یابد.
وضعیت كلاچ در حالت نیم كلاچ
در حالت نیم كلاچ كردن، صفحه كلاچ در وضعیت نیمه آزاد، مابین فلایویل و صفحه فشاری دیسك قرار می‌گیرد تا بتواند بدون وارد آوردن فشار زیاد به موتور، گشتاور پیچشی زیادی را منتقل كند و در صورتی كه چرخها به گشتاور بالایی برای حركت نیاز داشته باشند و موتور جوابگوی آن نباشد، باز هم بكسباد كردن لنت‌ها سبب قطع ارتباط ناقص می‌شود و از خاموش شدن موتور جلوگیری می‌كند. این وضعیت را هنگام شروع به حركت كردن خودرو نیز می‌توان مشاهده كرد.
انواع کلاچ ماشین
کلاچ بدون لغزش
این نوع کلاچ‌ها معمول‌ترین نوع کلاچ است که در خودروهای شهری از آن استفاده می‌شود. کلاچ‌های بدون لغزش به دو حالت “کاملا درگیر” و “خلاصی” در سیستم گیربکس قرار می‌گیرند و همانطور که از نام آن مشخص است، هیچگونه لغزش و ساییدگی ندارد.
کلاچ اصطکاکی
این کلاچ با استفاده از دو صفحه عاج دار عمل میکند. به دلیل ضریب اصطکاک صفحات کلاچ اصطکاکی، این کلاچ همیشه به صورت کامل درگیر می‌شود. کلاچ اصطکاکی به دو شکل مخروطی و دیسکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در کلاچ‌های اصطکاکی مخروطی، صفحات درگیر شونده به شکل مخروط هستند و گشتاور میان دو صفحه مخروطی انتقال پیدا میکند.
کلاچ‌های اصطکاکی دیسکی که خود به چند دسته تقسیم می‌شوند، از صفحات مسطح برای درگیری کامل استفاده می‌کنند و نیروی گشتاور را به صورت گریز از مرکز منتقل می‌کنند.
کلاچ‌های یک‌طرفه
در کلاچ‌های یک طرفه نیروی گشتاور در یک جهت انتقال پیدا میکند و در گردشهای تک جهته، مانند کلاچ‌های بدون لغزش عمل می‌کنند، اما اگر چرخش در جهات دیگر صورت بگیرد، کلاچ‌های یک‌طرفه نیرویی را منتقل نمی‌کنند.
کلاچ‌های هیدرولیک
صفحات در کلاچ‌های هیدرولیک با استفاده از یک سیال، نیروی گشتاور را منتقل می‌کنند. به دلیل تغییر فضا در سیستم کلاچ‌های هیدرولیک، معمولا جا به جایی نیرو کند‌تر از مابقی کلاچ‌ها صورت می‌گیرد.
معایب سیستم کلاچ ماشین
کلاچ خودرو کار نمی کند
1- لرزش اتومبیل هنگام رها کردن کلاچ
به علت خسته شدن و از فنریت افتادن توپی صفحه کلاچ نیروی وارد به صفحه کلاچ خنثی شده و در نتیجه هنگام حرکت اتومبیل دچار لرزش می شود معیوب بودن فنرهای صفحه فشار دهنده دیسکهم همین عیب را دارد برای رفع این عیب باید صفحه کلاچ به طور کامل تعویض شود.
2- بکسواد کلاچ
به علت تمام شدن لنت صفحه کلاچ یا چرب شدن لنت کلاچ بکسواد کرده و در نتیجه نیروی موتور به یکدیگر به طور کامل منتقل نمی شود برای رفع عیب باید اقدام به تعویض لنت و رفع چربی روی لنت کرد.
نکته : عواملی که باعث چرب شدن لنت می شود معیوب شدن کاسه نمد جلو گیربکس و انتهای میل لنگ است.
اگر کلاچ کار نکند چه کنیم؟
نحوه روشن کردن خودرو با کلاچ خراب
همانطور که میدانید در زمانی که موتور خودروی شما روشن است و خودرو در حال توقف می باشد بدون استفاده از کلاچ، گیربکس درگیر نمی شود و نمی توان اینگونه شروع به حرکت نمود، حال اگر در یک جاده و دور از امکانات تعمیراتی سیم کلاچ پاره شد و یا در خودروهایی با کلاچ روغنی،پمپ کلاچ ایراد پیدا کرد و در نهایت به هر دلیلی پدال کلاچ از کار افتاد، چه باید کرد؟
- هنگامی که پدال کلاچ را به پایین فشار می دهیم، قدرت و فشار موتور از روی جعبه دنده یا همان گیربکس برداشته می شود و شما به راحتی می توانید با جابجایی دسته دنده، دنده مورد نظر خود را متناسب با سرعت مد نظر انتخاب کنید اما هنگامی که پدال کلاچ غیر فعال شده است باید راه چاره ای اندیشید.
- در زیر اقدامات مربوط به راه اندازی خودرو و همچنین تعویض دنده بدون کلاچ در مواقع اضطراری جهت رساندن خودرو به آبادی و یا مراکز تعمیراتی آمده است:
- اگر در هنگام رانندگی با خودروی سالم و بدون سابقه ی خرابی گیربکس جهت تعویض دنده اقدام نمودید و این کار با موفقیت انجام نشد به احتمال زیاد پدال کلاچ شما به هر دلیلی از کار افتاده است.
- اگر خودرو را متوقف کرده اید، موتور را خاموش کنید. دسته دنده را در وضعیت دنده یک قرار دهید.
- مراقب باشید که جلوی خودروی شما کسی یا چیزی نباشد که به محض شروع حرکت، نیازی به گرفتن ترمز نباشد.
- پدال گاز را کمی فشار داده و استارت بزنید.( به احتمال زیاد تجربه ی غافلگیر شدن از جهش خودرو در موقع استارت وقتی که دنده خلاص نیست را دارید )
- خودرو با یک جهش شروع به حرکت با دنده یک می کند و اکنون که آمادگی جهش را دارید و مانعی هم در جلوی خودرویتان وجود ندارد دیگر غافلگیر نمی شوید و با تنظیم فشار پا بر روی پدال گاز حرکت خودرو با دنده یک متعادل می گردد.
- حال که خودروی شما با دنده یک در حال حرکت نرمال قرار دارد، توجه داشته باشید که با هر ترمز که منجر به ایستادن خودرو شود، موتور خاموش می گردد و می توانید حرکت اول را دوباره تکرار کنید تا خودرو دوباره شروع به حرکت کند.
تعویض دنده بدون کلاچ
نحوه تعویض دنده بدون کلاچ
جهت ادامه مسیر تا رسیدن به مقصد مورد نظر، حرکت با دنده یک بسیار زمانبر بوده و در مسیرهایی مانند اتوبان و بزرگراه بسیار خطرناک است لذا در این هنگام نیاز به تعویض دنده پدیدار می گردد.
برای تعویض دنده در حالت نرمال با فشار دادن پدال کلاچ تا انتها، دیسک و صفحه کلاچ از هم فاصله گرفته و ارتباط قدرت موتور با چرخش چرخ دنده های گیربکس قطع می شود.
برای تعویض دنده بدون کلاچ باید بدانید که چرخ دنده ی اصلی و دنده های دیگر(مانند 1 و 2 و 3 و …) در دل یکدیگر جای می گیرند و مقداری لقی و خلاصی در این ارتباط وجود دارد که با گاز دادن، فشار موتور بر روی چرخ دنده ها بیشتر شده و چرخ دنده ی اصلی به دنده های دیگر بیشتر چفت می شود، پس جهت خلاص کردن دنده پایتان را از روی پدال گاز بردارید و دسته دنده را به راحتی در وضعیت خلاص قرار دهید.
اکنون با سرعت بین پانزده الی بیست کیلومتر در ساعت در حال حرکت هستید و دنده ی گیربکس نیز در وضعیت خلاص است و کلاچ خودروی شما نیز کار نمی کند و شما نیز به تمام ابعاد این وضعیت واقفید و کنترل این شرایط را با کمال خونسردی در دست دارید، حال اندکی به پدال گاز فشار آورده و دست خود را به آرامی بر روی دسته دنده گذاشته و به سمت دنده دو متمایل سازید.
با اندکی فشار دست و بازی کردن پا با پدال گاز، ،(با پیدا کردن سرعت مناسب خودرو و میزان گاز دادن،دنده براحتی جا می رود) در این لحظه بابت عدم مهارت کلاچ ماشین صدا میده، برای بار اول احتمال شنیده شدن صدای قیژ (یا همان صدای آب هویج گرفتن معروف) زیاد است ولی به کار خود ادامه دهید چرا که با چند بار شنیده شدن صدای قیژ (مربوط به دنده برنجی جعبه دنده) به گیربکس خودروی شما آسیبی نمی رسد.
به ترتیبی که گفته شد با افزایش سرعت خودرو می توانید دنده های سبکتر را انتخاب کنید، در این راستا باید در نظر داشته باشید که به هنگام تعویض دنده،ظرفیت دنده ی فعلی نباید به اصطلاح پُر باشد و به عبارت دیگر دنده ای به راحتی جا می رود که دنده ی مُرده باشد.
به هنگام معکوس کردن دنده نیز مقدار سرعت خودرو با دنده و میزان فشار دادن پدال گاز می بایست متناسب باشد البته توصیه تام سرویس به شما این است که تا زمانی که در این کار تبهر پیدا نکرده اید، در وضعیت اورژانسی غیر فعال شدن کلاچ، با احتیاط رانندگی کنید.
احتمالا کلاچ اولین بخشی از خودرو است که هر شخصی چه آشنا به و چه ناآشنا در شروع آموزش رانندگی با آن مواجه می‌شود. چرا که از ابتدایی‌ترین مراحل رانندگی فشردن پدال کلاچ است. به طوری که همه می‌دانند بدون درگیر کردن کلاچ، خودرو حرکت نخواهد کرد. اما بسیاری از ما به نقش این بخش حیاتی آگاهی نیستیم و نمی‌دانیم کلاچ دقیقا در روند به حرکت درآوردن خودرو چه کاری را بر عهده دارد که پیش از درگیر شدنش عملا حرکت کردن خودرو معنای خود را از دست می‌دهد. امروز می‌خواهیم در مورد این بخش از اتومبیل‌های سواری بیشتر گفته و به بررسی ویژگی‌ها، وظایف و انواع آن بپردازیم.
کلاچ چیست و چه وظایفی دارد؟
کلاچ (Clutch) قطعه رابط موتور و 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. بر این اساس می‌توان وظایف کلاچ را به شرح زیر تقسیم‌بندی کرد:
– تعویض دنده
– قطع ارتباط موتور با گیربکس یا خلاص کردن خودرو
– وصل کردن موتور و گیربکس و برقراری امکان انتقال نیرو بین آن‌ها
بنابراین کلاچ را می‌توان یکی از اجزای اصلی دانست که در یک مسیر مشخص و روندی منظم، نیروی چرخشی را از میل لنگ دریافت کرده و به سمت چرخها هدایت می‌کنند. اما چرا در خودرو نیاز به کنترل و قطع و وصل این نیرو است و این وظیفه را برای کلاچ تعریف کرده‌اند؟ دلایل این پرسش عبارتند از:
– کنترل سرعت حرکت محورهای خودرو در شرایط رانندگی مختلف
– امکان تعویض دنده‌ها به راحتی بدون نیاز به خاموش شدن موتور و متوقف شدن روند تولید نیرو
– قطع سریع ارتباط سیستم انتقال نیرو با موتور، در شروع حرکت برای کاهش بار روی آن و تامین زمان لازم جهت بالا رفتن گشتاور
به این معنا که گشتاور موتور در شروع حرکت، صفر است. برای تامین نیروی لازم جهت به حرکت درآمدن خودرو نیاز است که این گشتاور تا حد مشخصی بالا برود. اما در صورت تداوم ارتباط موتور با سیستم انتقال قدرت و بقای بار این سیستم روی موتور، گشتاور با سرعت لازم بالا نمی‌رود. لذا برای بالا رفتن این گشتاور نیاز است تا ارتباط موتور با چرخها به صورت موقت و کوتاه قطع شود. همچنین هنگام تعویض دنده‌ها، در صورت ادامه انتقال نیروی چرخشی موتور به گیربکس، جا رفتن چرخ‌دنده‌ها با مشکل مواجه شده و به خوبی صورت نمی‌گیرد. در واقع انتقال نیرو باید متوقف شده و چرخ دنده‌ها از حرکت بایستند تا تعویض دنده به نرمی و راحتی انجام شود. بنابراین انتقال نیروی موتور به گیربکس نیاز به مدیریت منظم و مستمر دارد که این مدیریت را راننده با واسطه کلاچ انجام می‌دهد.
ساختار کلاچ و اجزای آن
کلاچ در واقع اولین بخش از سیستم انتقال قدرت است. این بخش که نیروی چرخشی میل‌لنگ را دریافت و به گیربکس منتقل میکند خود از اجزای مختلفی تشکیل شده است که عبارتند از:
پوشش کلاچ که روی صفحه فشار قرار می‌گیرد دیسک اصطکاک را با فشار به فلایول متصل کرده و به کمک صفحه فشار مانع از حرکت عرضی و لغزش آن روی فلایویل می‌شود.
این قطعه که به شکل یک دیسک فلزی بزرگ است، حرکت چرخشی میل‌لنگ را به گیربکس منتقل میکند. در واقع فلایویل محل اتصال سیستم کلاچ به موتور است و بین این دو سیستم قرار می‌گیرد.
این قطعه که مانند دیسک اصطکاک و فلایویل شکلی دیسک مانند دارد فشار لازم را بر صفحه اصطکاک وارد کرده تا تماس آن با چرخ طیار کامل باشد. این تماس در فشار، لازمه عدم لغزش دیسک روی چرخ طیار هنگام انتقال دوران است.
صفحه کلاچ یا دیسک کلاچ اصلی‌ترین قطعه این سیستم محسوب می‌شود که مستقیم روی چرخ طیار نصب می‌گردد. این قطعه دایره‌ای شکل که با لنت مخصوص به خود به منظور جلوگیری از ایجاد اصطکاک بین آن و فلایویل پوشیده شده است، در مرکز خود یک صفحه ارتعاش‌گیر دارد. لنت پوشاننده دیسک کلاچ را کفشک نیز می‌نامند.درون صفحه ارتعاش‌گیر دیسک کلاچ تعدادی فنر پیچشی کار گذاشته شده است که ضربات ناشی از انتقال ناگهانی حرکت چرخشی موتور را دفع می‌کنند. این عمل موجب کاهش تکان خودرو و شوک ناگهانی آن هنگام تعویض دنده یا آغاز حرکت می‌شود. دیسک اصطکاک بخش دیگری به نام توپی دارد که نیروی محرکه موتور را به وسیله آن محور یا شافت گیربکس منتقل میکند.
- فنر دیافراگمی یا فنر خورشیدی
فنر دیافراگمی که به شکل دایره طراحی می‌شود در مرکز خود از تعدادی زبانه تشکیل شده است که با اعمال فشار روی آن‌ها به سمت مخالف نیرو وارد می‌کنند. فنر دیافراگمی بین صفحه فشار و پوشش کلاچ نصب می‌شود و در مواقع لازم برای قطع انتقال نیرو، فشار وارده از این قطعه روی صفحه کلاج را کم کرده و امکان لغزش صفحه روی فلایویل را افزایش می‌دهد.
از این قطعه برای اعمال فشار روی زبانه‌های فنر دیافراگمی استفاده می‌ؤود. این بخش که با پدال کلاچ در ارتباط اشت با فشردن پدال گاز وارد عمل شده و بر فنر نیرو وارد میکند. این قطعه از دو قسمت پوسته و بلبرینگ تشکیل می‌شود.
درون کابین و زیر پای راننده قرار دارد و از طریق مکانیزم کابلی یا هیدرولیکی با رها کننده در ارتباط است.
البته قطعات دیگری نیز در این سیستم وجود دارند. مانند محور ورودی به جعبه دنده، انگشتی، پوشش متصل به چرخ طیار ، دوشاخ آزاد کننده و عملگر پدال کلاچ که در درجه پایین‌تری از اهمیت قرار دارند.
نحوه عملکرد کلاچ
اساس کار کلاچ بر تماس صفحه اصطکاک با فلایویل و قطع این تماس است. به این ترتیب که در زمان برقراری این تماس، فشار وارد بر صفحه اصطکاکی چرخش فلایویل را به آن منتقل کرده و آن را می‌چرخاند. این صفحه نیز نیروی دریافتی را به گیربکس می‌رساند. اما در زمان قطع فشار موجود روی صفحه کلاچ، اصطکاک حاصل از آن که موجب انتقال نیروی محرکه موتور به صفحه می‌شود کاهش یافته و صفحه روی فلایویل می‌لغزد. انتقال نیرو از طریق صفحه کلاچ، به کمک شفت ورودی گیربکس انجام می‌شود. کاهش فشار روی صفحه کلاچ نیز از طریق فنر دیافراگمی صورت می‌گیرد. به این ترتیب که این فنر بین صفحه فشار و صفحه کلاچ قرار دارد. 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. بنابراین برای کلاچ سه حالت عملکردی قابل تعریف است:
۱. فعال بودن کلاچ
در این زمان پدال کلاچ درگیر است و کلاچ از دور انتقال قدرت خارج می‌شود. طی این فرایند قطع ارتباط، نیروی محرکه موتور به گیربکس ارسال نمی‌شود و با بی‌حرکت شدن چرخ‌دنده‌های آن تعویض دنده به راحتی و نرمی انجام می‌شود.
۲. آزاد بودن کلاچ
در زمانی که کلاچ تحت فشار است و نیروی چرخشی را منتقل میکند. در این حالت پدال کلاچ رها شده و قوای محرکه موتور با اصطکاک صفحه کلاچ از فلایویل به آن منتقل و از طریق شفت ورودی به گیربکس ارسال می‌شود.
۳. نیم کلاچ
در حالتی که صفحه اصطکاکی در حالت نیمه آزاد بین صفحه فشاری و فلایول قرار می‌گیرد. در این حالت نیروی گشتاور انتقالی از طریق سیستم انتقال قدرت به چرخها برابر با نیروی جاذبه زمین بوده و بنابراین همزمان با روشن بودن موتور، چرخها نیز حرکت نمی‌کنند. حالت نیم‌کلاچ که حاصل فشردن پدال کلاچ تا نیمه است، می‌تواند مانند یک ترمز موقت در شیب‌ها عمل کند.
فنرهای موجود در صفحه ارتعاش‌گیر مرکز صفحه کلاچ نیز وظیفه دفع تکان و ضربه ناگهانی انتقال قوای محرکه موتور به صفحه را دارند. در صورت نبود آن‌ها انتقال نیرو با همان ضربه به گیربکس منتقل شده و با هر تعویض دنده خودرو دچار شوک می‌شود.
انواع کلاچ
کلاچ‌ها نیز مانند بسیاری دیگر سیستم‌های خودرو انواع مختلفی دارند. این انواع برای خودروهای مختلف نیازمند به قدرت بیشتر یا کمتر کلاچ یا انواع گیربکس طراحی شده‌اند. کلاچ‌های مختلف عبارتند از:
این کلاچ که رایج‌ترین انواع کلاچ در سواری‌های شهری است، دو حالت کاملا آزاد و کاملا درگیر دارد و در این دو حالت هیچگونه لغزش و ساییدگی ندارد.
این نوع صفحه دارای ضریب اصطکاک بالا است و تنها یک حالت همواره درگیر دارد. در آن از دو نوع صفحه دیسکی عاج‌دار یا صفحه مخروطی استفاده می‌شود که گشتاور از طریق این صفحات منتقل می‌شود.
در نوع یک‌طرفه نیروی گشتاور در یک جهت انتقال پیدا میکند و در گردشهای تک جهته، مانند کلاچ‌های بدون لغزش عمل می‌کنند اما اگر چرخش در جهات دیگر صورت بگیرد، کلاچ‌های یک‌طرفه نیرویی را منتقل نمی‌کنند.
نیرو کلاچ‌های هیدرولیک از یکی از صفحات به یک مایع هیدرولیک سیال منتقل و از طریق آن به صفحه متحرک دیگر منتقل می‌شود. به دلیل تغییر فضا در سیستم کلاچ‌های هیدرولیک، معمولا جا به جایی نیرو کند‌تر از مابقی کلاچ‌ها صورت می‌گیرد.
کلاچ در گیربکس‌های دو کلاچه
گیربکس‌های دو کلاچه نوعی از گیربکس هستند که به صورت نیمه خودکار عمل می‌کنند. در این سیستم از دو کلاچ مجزا برای اتصال و جدایی از فلایویل و فعالیت انتقال و قطع انتقال استفاده می‌شود. به این ترتیب که از یک صفحه برای انتقال گشتاور به چرخ‌دنده‌های زوج گیربکس و از دیگری برای انتقال نیرو به چرخ‌دنده‌های فرد استفاده می‌شود. همچنین انتقال نیرو در آن‌ها متوقف نشده و صفحات هیدرولیکی کلاچ به صورت مستمر و تناوبی فعال می‌شوند. بنابراین نیروی چرخشی همواره به چرخها منتقل می‌شود.
انواع کلاچ براساس گیربکس اتوماتیک و دستی
می‌دانیم که در گیربکس‌های اتوماتیک تعویض دنده بدون دخالت راننده و پدال کلاچ انجام می‌شود. بنابراین سیستم کلاچ در این نوع گیربکس با انواع دستی متفاوت است. کلاچ‌های مورد استفاده در این دو نوع گیربکس به دو دسته متفاوت با اعضای مجزا تقسیم می‌شوند که به شرح زیر است:
– کلاچ‌های مورد استفاده در گیربکس‌های دستی که قطع و وصل ارتباط آن‌ها به وسیله نیروی عضلانی انجام می‌شود:
- کلاچ‌های تک صفحه‌ای با فنرهای مارپیچی که معمولا در مینی‌بوس و اتوبوس استفاده می‌شوند.
- کلاچ‌های تک صفحه‌ای با فنر دیافراگمی که در خودروهای سواری دیده می‌شوند.
- کلاچ‌های دو صفحه‌ای با هر دو نوع فنر که در تراکتور کاربرد دارد.
- کلاچ‌های چند صفحه‌ای که عموما در موتورسیکلت استفاده می‌شود.
گاهی در کلاچ‌ها برای صرف نیروی کمتر عضلانی از وسایل کمکی مانند سیستم‌های هیدرولیکی یا هوایی نیز استفاده می‌شود. این دسته کلاچ زیرمجموعه‌های کلاچ‌های اصطکاکی نیز محسوب می‌شوند.
– کلاچ‌های مورد استفاده در گیربکس‌های خودکار که عمل قطع و وصل ارتباط را به صورت دستی انجام می‌دهند:
- کلاچ‌های وزنه‌ای
- کلاچ‌های هیدرودینامیکی
- کلاچ‌های الکترومغناطیسی
- کلاچ‌های ترکیبی که مجموعه‌ای از انواع کلاچ‌های ذکر شده هستند.
امروزه استفاده از انواع این کلاچ‌ها در کگیربکس‌های متنوع خودکار در خودروسازی‌های روز دنیا رواج دارد. در واقع هریک از این کلاچ‌ها برای یکی از انواع گیربکس اتوماتیک کارایی دارد.
کلاچ خیس و خشک
اساس کار و عملکرد انواع کلاچ‌ها بر اصل اصطکاک استوار است؛ چرا که همانطور که گفته شد، قطع و اتصال انتقال گشتاور بسته به نیروی اصطکاک ایستایی صفحه کلاچ است. اما این نیروی اصطکاک و تماس مداوم و نزدیک دیسک کلاچ با چرخ طیار، تولید گرمای زیادی میکند که در شرایط بحرانی می‌تواند منجر به سوختن صفحه کلاچ شود. به منظور حل این مشکل، کلاچ‌های روغنی یا خیس طراحی شدند. این کلاچ‌ها که معمولا درون بلوک سیلندر قرار می‌گیرند در روغن هیدرولیک موتور غوطه‌ور هستند. به این ترتیب عمل خنک‌سازی توسط صورت می‌گیرد و گرمای ناشی از اصطکاک نیز از این طریق دفع می‌شود. در این کلاچ‌ها از چند صفحه کلاچ که روی یکدیگر نصب شده‌اند، بهره می‌برند. البته باید گفت کلاچ‌های خیس بازده کم‌تری نسبت به کلاچ‌های خشک یا معمولی دارند، اما فضای کم‌تری نیز به خود اختصاص می‌دهند و به همین دلیل بیشتر در موتورسیکلت‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
کلاچ‌ها نیز مانند تمام دیگر قطعات و سیستم‌های خودرو دارای عمر مفید هستند. این قطعه که به صورت کلی در معرض اصطکاک قرار دارد، از قطعات تحلیلی و مصرفی خودرو محسوب می‌شود که خواه ناخواه باید بعد از مدتی تعویض گردد. اما عوامل مختلفی در افزایش یا کاهش این طول عمر دیده می‌شود. عواملی مانند نوع رانندگی، آب و هوا و اقلیم منطقه و البته کیفیت صفحه کلاچ و لنت‌های آن. اما در کنار تمام این موارد برخی مشکلات رایج برای کلاچ‌ها وجود دارد که عبارتند از:
۱. لرزش خودرو هنگام رها کردن کلاچ
این مشکل یکی از ایرادات شایع سیستم کلاچ است. این حالت را به اصطلاح خسته شدن توپی صفحه کلاچ می‌گویند. در این مواقع نیرویی وارد شده به صفحه کلاچ خودرو به دلیل عملکرد ضعیف توپی خنثی شده و انتقال ضعیف نیرو منجر به لرزیدن خودرو در هنگام شروع حرکت می شود. البته این مشکل در صورت خرابی فنرهای صفحه فشار دهنده دیسک هم رخ خواهد داد. در صورت بروز این مشکلات صفحه کلاچ باید تعویض شود.
۲. بکسواد کلاچ
کلاچ معمولا در اثر تمام شدن لنت یا چرب شدن آن، بکسواد میکند. نتیجه این اتفاق انتقال ناقص نیروی محرک موتور خواهد بود. رفع این معضل با تعویض لنت و رفع چربی روی آن ممکن خواهد بود.
۳. فرسایش بلبرینگ کلاچ
این معضل از سبک نادرست رانندگی، نیم کلاچ گرفتن مکرر و استفاده بی مورد از پدال کلاچ و قرار دادن مداوم پا روی آن نشات می‌گیرد. در صورت بروز این مشکل معمولا صدای بلبرینگ یا یاتاقان در زمان کلاچ گرفتن قابل شنیدن است.
اما به غیر از موارد ذکر شده عواملی نیز هستند که در صورت رعایت نکردن آن‌ها عمر مفید صفحه کلاچ کاسته شده و زمان تعویض آن زودتر فرا می‌رسد. این موارد عبارتند از:
– رانندگی با شتاب زیاد
– فشار آوردن به موتور در سربالایی
– تعداد زیاد سرنشینان خودرو
– گذاشتن پا روی پدال کلاچ در حین رانندگی
موارد ذکر شده معمولا منجر به خورده شدن یا به اصطلاح تمام شدن صفحه کلاچ می‌شوند. این اصطلاح به معنای از بین رفتن کامل لنت کلاچ است. همانطور که گفته شد نیم‌کلاچ گرفتن‌ها مکرر و طولانی مدت و رها نکردن پدال کلاچ از اصلی‌ترین عوامل این معضل هستند. معضل دیگر موجود در این سیستم نیز جدا نشدن صفحه از چرخ طیار است. در این مواقع ارتباط فلایویل و گیربکس قطع نشده و نیروی محرکه موتور مداوم به جعبه دنده منتقل می‌شود. در نتیجه تعویض دنده با مشکل مواجه می‌شود. این معضل به دلایل پیش ایجاد می‌شود:
– پارگی یا شل شدن کابل پدال کلاچ
– وجود نشتی در سیلندر اصلی یا فرعی پدال هیدرولیکی کلاچ
– نفوذ هوا به داخل مدار هیدرولیک پدال کلاچ
– تنظیم نبودن مکانیزم انتقال نیروی پدال کلاچ در کلاچ‌های مکانیکی
موارد ذکر شده عموما منجر به کاهش فشار بر یاتاقان رها کننده در نتیجه عمل نکردن فنر خورشیدی و جدا نشدن صفحات می‌شود.