كلاچ چيست و چگونه عمل مي‌كند
كلاچ، تجهيزي مكانيكي است كه در مكانيزم داراي دو محور دوار، متخصصد دارد. براي مثال، در يك دريل دستي يك محور به موتور دريل و محور ديگر به بخش مربوط به مته (مرغك) متصل است. وظيفه‌ي كلاچ ايجاد اتصال يا انفصال ميان دو محور تعريف مي‌شود؛ در حقيقت كلاچ مي‌تواند دو محور را طوري به هم متصل كند كه با سرعت و گشتاور برابر بچرخند يا با قطع اتصال دو محور سبب چرخش با سرعت‌هاي متفاوت دو محور شود. در خودرو محور خروجي پيشرانه به صورت مداوم در حال چرخش است، اما چرخ‌هاي خودرو همواره در حال چرخش نيستند. براي ايجاد اختيار روي حركت خودرو دو راه وجود دارد، اول خاموش كردن پيشرانه و در نتيجه‌ي آن جلوگيري از چرخش تايرها و راه ديگر استفاده از كلاچ در سيستم انتقال قدرت خودرو است. راه‌حل منطقي براي ايجاد اختيار استفاده از كلاچ است.
اجزاي تشكيل‌دهنده كلاچ
كلاچ در حقيقت اولين قطعه‌ي مكانيكي در سيستم انتقال قدرت خودروها است كه وظيفه‌ي قطع و وصل ارتباط محور خروجي پيشرانه با محور جعبه‌دنده را برعهده دارد. نيروي توليد شده توسط پيشرانه به‌طور مستقيم از طريق ميل‌لنگ به چرخ طيار (Flywheel) منتقل مي‌شود. فلايويل يا چرخ طيار يك ديسك فلزي بزرگ با جرم زياد است كه وظيفه‌اش انتقال گشتاور پيشرانه به جعبه‌دنده است و كلاچ دقيقاً ميان اين دو قسمت نصب مي‌شود تا وظيفه‌ي قطع و وصل انتقال گشتاور را برعهده بگيرد. كلاچ به‌طور كلي از چهار بخش اصلي تشكيل شده است كه در ادامه به معرفي هر يك پرداخته شده است.
صفحه (ديسك) كلاچ
قطعه‌اي دايره‌اي كه سطح دو طرف آن با ماده‌اي با ضريب اصطكاك بالا (لنت‌هاي صفحه كلاچ) پوشيده شده است. اين صفحه به‌طور مستقيم روي چرخ طيار نصب مي‌شود و عملكرد آن بسيار شبيه لنت‌هاي ترمز است. در مركز اين ديسك صفحه‌ي ارتعاش‌گير نصب مي‌شود كه به كمك فنرهاي پيچشي ارتعاشات و ضربه‌هاي ناشي از انتقال آني گشتاور پيشرانه را حذف مي‌كند تا در هنگام تعويض دنده يا آغاز حركت از حالت سكون، ميزان تقه زدن خودرو تا حد زيادي كاهش يابد.
صفحه‌ي فشار و پوشش كلاچ
براي آن‌كه صفحه‌ي كلاچ بتواند گشتاور چرخ طيار را به جعبه‌دنده منتقل كند، بايد با اعمال نيروي زياد به سطح آن بچسبد؛ وظيفه‌ي صفحات اصطكاكي، ممانعت از لغزش صفحه روي سطح چرخ طيار است. صفحه‌ي فشار و پوشش كلاچ وظيفه‌ي اعمال نيروي مورد نياز چسباندن صفحه به چرخ طيار را برعهده دارند و به‌طور مستقيم به سطح چرخ طيار پيچ مي‌شوند. صفحه كلاچ ميان چرخ طيار و صفحه‌ي فشار قرار مي‌گيرد.
فنر ديافراگمي
همان‌طور كه اشاره شد، كلاچ وظيفه‌ي قطع و وصل گشتاور توليدي پيشرانه را برعهده دارد و مشخص شد كه مكانيزم انتقال گشتاور از طريق چرخ طيار به‌چه صورت است. براي قطع كردن ارتباط پيشرانه و جعبه‌دنده بايد به روشي نيروي اصطكاك ميان صفحه كلاچ و چرخ طيار كاهش يابد تا صفحه بتواند روي سطح چرخ طيار بلغزد. به‌همين منظور فنري خاص به نام فنر ديافراگمي ميان صفحه‌ي فشار و پوشش كلاچ تعبيه شده است. اين فنر كه به شكل دايره ساخته مي‌شود، از تعدادي زبانه در مركز تشكيل شده كه با فشردن آن‌ها به سمت داخل، لبه‌هاي خارجي به سمت مخالف نيرو وارد مي‌كنند تا نيروي وارد شده به صفحه كلاچ از طريق صفحه‌ي فشار به ميزان چشمگيري كاهش يابد.
ياتاقان رهاكننده
به‌منظور اعمال فشار روي زبانه‌هاي فنر ديافراگمي از يك ياتاقان استفاده مي‌شود. راننده با فشردن پدال كلاچ نيرويي را از طريق مكانيزم كابلي يا هيدروليكي به ياتاقان رهاكننده وارد مي‌كند كه سبب فشرده شدن ياتاقان به سطح زبانه‌هاي فنر ديافراگمي مي‌گردد و ارتباط پيشرانه و جعبه‌دنده قطع مي‌شود.
اشكالات رايج كلاچ‌ها
كلاچ نيز همانند تمام مكانيزم‌هاي ديگر در كنار مزاياي بي‌شمار ايراداتي هم دارد كه البته تا حدودي قابل كنترل هستند. بين دهه‌هاي ۵۰ تا ۷۰ ميلادي عمر مفيد كلاچ خودروها بين ۸۰ تا ۱۱۰ هزار كيلومتر بود كه با گذشت زمان و پيشرفت فناوري ضمن بهبود شرايط استفاده، اين رقم به بيش از ۱۲۸ هزار كيلومتر افزايش يافته است.
بزرگ‌ترين و شايع‌ترين معضل كلاچ‌ها، خورده شدن (يا به اصطلاح تمام شدن) صفحه كلاچ است. همان‌طور كه پيش‌تر اشاره شد، سطح دو طرف ديسك كلاچ با مواد با ضريب اصطكاك بالا (شبيه جنس لنت‌هاي ترمز) پوشيده شده تا بتواند اصطكاك لازم را با چرخ طيار ايجاد نمايد. به مرور زمان و به خصوص با استفاده‌ي نادرست (مانند نيم كلاچ كردن‌هاي طولاني مدت و رها كردن ناگهاني پدال كلاچ) پوشش‌هاي سطح ديسك خورده مي‌شوند و در نتيجه ديسك نمي‌تواند اصطكاك لازم را با سطح چرخ طيار ايجاد نمايد و شروع به لغزيدن مي‌كند. با لغزش صفحه كلاچ گشتاور پيشرانه به خوبي به جعبه‌دنده انتقال نمي‌يابد و در بدترين حالت، هيچ گشتاوري منتقل نمي‌شود و خودرو از حرك بازمي‌ايستد.
اگرچه خورده شدن سطح صفحه كلاچ رايج‌ترين اشكال در اين مكانيزم است، اما گاهي معضل سيستم، جدا نشدن صفحه از چرخ طيار است. در اين حالت همواره ارتباط پيشرانه با جعبه‌دنده وجود دارد و امكان تعويض دنده يا توقف خودرو با پيشرانه‌ي روشن وجود ندارد. اين اشكال به چند دليل عمده ناشي مي‌شود:
- پارگي يا شل شدن كابل پدال كلاچ كه سبب اعمال فشار روي ياتاقان رهاكننده مي‌شود
- وجود نشتي در سيلندر اصلي يا فرعي پدال كلاچ (پدال‌هاي هيدروليكي)، كاهش فشار روغن و در نتيجه كاهش فشار اعمالي بر ياتاقان رهاكننده
- نفوذ هوا به داخل مدار هيدروليك پدال كلاچ كه باعث كاهش فشار روغن و فشار اعمالي بر ياتاقان رهاكننده مي‌شود
- تنظيم نبودن مكانيزم انتقال نيروي پدال كلاچ در كلاچ‌هاي مكانيكي
- عدم كاركرد بهينه‌ي قطعات كلاچ با يكديگر
كلاچ خشك و كلاچ خيس
اساس فيزيكي كلاچ‌ها بر اصطكاك استوار است؛ در حقيقت نيروي اصطكاك ايستايي صفحه كلاچ سبب قطع و وصل انتقال گشتاور از پيشرانه به جعبه‌دنده مي‌شود. نيروي اصطكاك ناشي از تماس ديسك كلاچ با چرخ طيار، توليد گرما و در شرايط بحراني سوختن صفحه را به‌دنبال دارد. براي حل اين معضل، مهندسان كلاچ‌هايي طراحي كرده‌اند كه در روغن غوطه‌ور هستند (معمولا اين كلاچ‌ها در محفظه‌ي پيشرانه قرار مي‌گيرند تا توسط روغن موتور عمل خنك‌سازي صورت پذيرد) تا گرماي ناشي از اصطكاك را از طريق روغن دفع نمايند. اين كلاچ‌ها كه در اصطلاح كلاچ خيس ناميده مي‌شوند، به‌جاي يك، از چند صفحه كلاچ كه روي يكديگر نصب شده‌اند، بهره مي‌برند. در حالت كلي اين كلاچ‌ها بازده كم‌تري نسبت به كلاچ‌هاي خشك يا معمولي دارند، اما فضاي كم‌تري اشغال مي‌كنند و به همين دليل بيش‌تر در موتورسيكلت‌ها استفاده مي‌شوند.
براي درك بهتر كلاچ خودرو، حتماً ويدئوي قرار داده شده با دوبله‌ي فارسي را تماشا كنيد.
هم انديشي ها