احتمالا کلاچ اولین بخشی از خودرو است که هر شخصی چه آشنا به قطعات خودرو 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.
عناوین این مطلب
کلاچ چیست و چه وظایفی دارد؟
کلاچ (Clutch) قطعه رابط موتور و گیربکس 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
حتما بخوانید: عوارض خودرو و آشنایی با نحوه محاسبه و پرداخت آن
بنابراین کلاچ را می‌توان یکی از اجزای اصلی سیستم انتقال نیرو 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 و کاور سیستم کلاچ
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.
-
فلایویل یا چرخ طیار
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.
-
صفحه فشار
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.
-
دیسک اصطکاک
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.
-
یاتاقان رها کننده
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.
-
پدال کلاچ
درون کابین و زیر پای راننده قرار دارد و از طریق مکانیزم کابلی یا هیدرولیکی با یاتاقان 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:
-
کلاچ بدون لغزش
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.
-
کلاچ اصطکاکی
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.
-
کلاچ‌های یک‌طرفه
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.
-
هیدرولیک
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.
حتما بخوانید: ۱۰ نقص در خودرو که می‌تواند در رانندگی حادثه‌ساز شود
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.
حتما بخوانید: استعلام خلافی خودرو؛ چگونه خلافی خودرو را کم کنیم؟
– 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 روغن موتور 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
حتما بخوانید: نکاتی که درباره خرید خودروی چینی باید بدانید
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.
خسته نباشید ولی بهتر بود در کنار این توضیحات مبسوط، چند تا مثال تصویری برای هر بخش توأم با نامگذاری قطعات مختلف با شماره گذاری یا با فلش یا… و مشخص کردن اسامی قطعاتی که توضیح داده شده اند هم قرار میدادید تا مطلب کاربردی بشه، توضیح و شرح قطعه تا وقتی که خواننده تصویری از اون قطعه رو نبینه عملا هیچ فایده ای نداره و در پایان مطلب از ذهن خواننده پاک میشه.
من چند بار مطلب رو خواندم ولی بازم بعضی قطعه ها رو نتونستم برای خودم تصویرشون رو مجسم کنم.
سلام ممنون از دیدگته خوبتون .
خیلی خیلی سطح بالا توضیح دادین .کاش بجای مطالب زیاد کمی مفهوم تر و ساده تر میگفتین
سلام
کلاچ ماشینم تو ترافیک که هستم که باید مدام بگیرمش موقع راه افتادن با دنده ۱ زیر پام می لرزه ایا باید تعویضش کنم یا نه تو تعویض دنده مشکل ندارم