انواع و اقسام کلاچ

کلاچ گریز از مرکز (Centrifugal Clutch ): در این نوع از کلاچها بر خلاف کلاچهای نیمه گریز از مرکز، تنها از نیروی گریز از مرکز برای اعمال فشار بر روی صفحات و درگیر کردن کلاچ استفاده می شود. از مزایای این نوع کلاچ این است که به پدال کلاچ نیازی ندارد. کنترل کلاچ بصورت اتوماتیک و توسط دورموتور صورت می گیرد. خودروهایی که از این کلاچها استفاده می کنند، توانایی متوقف شدن با دنده درگیر را دارند، بدون اینکه خودرو خاموش شود. بنابراین در این حالت به مهارت کمتری از جانب راننده نیاز است.  

طرز کار این سیستم بدینگونه است که هنگامی که سرعت خودرو افزایش می یابد، وزنه A در اثر افزایش نیروی گریز از مرکزبالا می رود، در نتیجه میله رابط B سبب اعمال نیرویی به صفحه C می شود. این نیرو توسط فنر E به صفحه D منتقل می شود. صفحه D شامل صفحه اصطکاکی است که توسط اعمال فشار با فلایویل F درگیر می شود. فنر G باعث عدم درگیری کلاچ در سرعتهای پایین و حدود rpm 500 می شود. زائده H مقدار نیروی گریز از مرکز را محدود می کند چرا که وزنه A نهایتاً در این نقطه متوقف می شود. نیروی p متناسب با نیروی گریز از مرکز در هر سرعت خاص است. در حالیکه نیروی Q اعمال شده بوسیله فنر G در همه سرعتها ثابت می باشد.
◄ صفحه کلاچ:
صفحه کلاچ شامل یک توپی، صفحه، فنرهای صفحه کلاچ و فنرهای لرزه گیر صفحه می باشد. لنتهای صفحه کلاچ به فنرهای صفحه کلاچ اتصال دارند. وقتی کلاچ درگیر می شود، فنرهای صفحه کلاچ اندکی جمع می شوند و ضربه ناشی از درگیری را جذب می کنند.
فنرهای لرزه گیر صفحه یا فنرهای پیچشی فنرهای لول کلفتی هستند که روی دایره ای در پیرامون توپی نصب می شوند. توپی از طریق این فنرها به حرکت در می آید. این فنرها به کاهش ارتعاشات پیچشی، که ناشی از ضربه های توان موتور است کمک می کند؛ در نتیجه توان بصورت یکنواخت و نرم به جعبه دنده منتقل می شود. در دو طرف لنتهای صفحه کلاچ شیارهایی دیده می شود.در هنگام خلاص شدن کلاچ این شیارها مانع چسبیدن لنت به چرخ لنگر یا صفحه فشارنده می شوند. به سبب وجود این شیارها، ایجاد خلاء بین لنت و چرخ لنگریا صفحه فشارنده و در نتیجه چسبیدن لنت غیرممکن خواهد بود. این شیارها به خنک کردن لنت نیز کمک می کنند.
در نسل اولیه کلاچها جنس لنت را از چرم انتخاب می کردند. پس از آن لنتهای بسیاری از صفحه کلاچها از پنبه و الیاف آزبست (پنبه نسوز) که بهم بافته شده بودند، تشکیل می شدند. در بعضی از صفحه کلاچها سیم مسی را در لنت می بافند یا با فشار وارد آن می کنند تا استحکام بیشتری پیدا کند. اما آزبست آلوده کننده محیط زیست و برای سلامتی زیان آور است. امروزه از مواد دیگری بجای آنها استفاده می کنند. Reybestosو Ferodo از بهترین جایگزینها هستند که بعلت ضریب انتقال بالای حرارت استفاده زیادی از آنها می شود. از دیگر جایگزینهای دیگری که امروزه استقبال از آن برای استفاده در لنتهای ترمز زیاد آلیاژهای فلز و سرامیک هستند که استحکام زیادی در برابر سایش دارند. واضح است که با توجه به جنس مواد بکار رفته در لنت صفحه کلاچ، ضریب اصطکاک صفحه نیز تغییر می کند.
Coefficient of friction Material
27/0
37/0
4/0- 5/0
4/0- 35/0 Leather
Cork
Cotton Fabric
Asbestos – base materials
◄ کلاچ تر:
ساختار کلی این کلاچها شبیه کلاچهای خشک هستند، بجز اینکه در اینجا صفحات اصطکاکی همیشه توسط گردش روغن مرطوب است. اکثر این نوع کلاچها در کامیونها و ماشینهای سنگین استفاده می شود. ساده ترین آن مدل پاششی است که شبیه کلاچ خشک می باشد؛ بجز نوع ماده اصطکاکی بکار رفته در صفحه کلاچ و استفاده از نازلهایی که برای پاشش روغن از آنها استفاده می شود. این نوع از کلاچهای تر فقط در کامیونهای کوچک کاربرد دارند، جاییکه گشتاور مورد نیاز را تنها از طریق یک صفحه می توان منتقل نمود. در این حالت به علت حضور روغن روی صفحات اصطکاکی ضریب اصطکاک کاهش می یابد.
مزایا: روغن دائماً جریان دارد و انتقال حرارت سریعتر صورت می گیرد. صفحه کلاچ مدت زمان لغزش بیشتری را می تواند تحمل کند. کلاچ عمر بیشتری خواهد داشت و به تعمیر و نگهداری کمتری نیاز دارد. درگیری و خلاصی نرمتری خواهد داشت.
معایب: به علت ضریب اصطکاک کمتر در شرایط یکسان، ظرفیت انتقال گشتاور حدود %35 کاهش می یابد. به همین دلیل صفحه کلاچ این کلاچها، کمی آج دار ساخته می شود.
◄ عملگرهای سیستم کلاچ:
عملگر کلاچ باید به نحوه ای عمل کند که نیروی اندکی را که توسط پای راننده به پدال وارد می شود به نیروی بزرگتری تبدیل نماید تا بتواند سبب جابجایی صفحه فشارنده و در نتیجه صفحه کلاچ گردد. انواع مختلف این عملگرهای مورد استفاده در کلاچها شامل اهرم بندی مکانیکی، الکترومغناطیس، هیدرولیک، الکترونیک و نیوماتیک (خلاء) می باشند.
◄ اهرم بندی مکانیکی:
در این نوع از عملگرها بین پدال و انگشتیهای محرک صفحه فشارنده یک اهرم بندی مکانیکی قرار می گیرد که عامل انتقال نیرو از پای راننده به صفحه کلاچ می باشد. این نوع میله بندیها معمولاً نیروی وارده توسط راننده را 10-12 برابر می کند. نیروی حاصل از کلاچ گیری بلافاصله پس از فشردن کلاچ توسط لنتها احساس نمی شوند، زیرا در آنها حدود 25 میلیمتر خلاصی در نظر گرفته می شود.
در بسیاری از خودروها که از سیستمهای مکانیکی بعنوان عملگر استفاده می کنند، بجای سیستم میله بندی اهرمی از سیم استفاده می کنند. از نظر سازندگان، استفاده از میله بندی سیمی راحت تر از استفاده از میله بندی اهرمی است. اکثر میله بندیهای سیمی باید بوسیله دست تنظیم شود، اما میله بندی سیمی خود تنظیم نیز وجود دارد که در این نوع به تنظیم مرتب کلاچ نیازی نیست.
◄ عملگر الکترومغناطیسی:
این نوع عملگرها در برخی از اتومبیلها مورد استفاده قرار گرفته است. A چرخ لنگر و B سیم پیچی است که درون چرخ لنگر قرار گرفته است. C صفحه کلاچ و D صفحه فشارنده است. سیم پیچ B نیز بوسیله جریان باتری تغذیه می شود. وقتی که سیم پیچ تغذیه می شود، صفحه فشارنده را به طرف خود جذب می کند و بدین ترتیب کلاچ درگیر می شود. عمل خلاصی کلاچ جهت تعویض دنده نیز توسط سوییچی که در کنار دسته دنده جای دارد، صورت می گیرد؛ بدین ترتیب که راننده با قطع آن می تواند جریان ورودی به سیم پیچ را قطع و صفحه کلاچ را از فلایویل جدا کند تا عمل تعویض دنده صورت پذیرد.
این نوع عملگرها از لحاظ مکانیزمی به مراتب سیستم ساده تری دارند. برای راننده نیز استفاده از آن بسیار ساده تر است چرا که دیگر به پدال نیازی ندارد. یکی دیگر از مهمترین مزایای این نوع از عملگرها استفاده از آنها دراتومبیلهایی است که فاصله کابین راننده از کلاچ زیاد است. از مهمترین معایب آنها نیز مشکل تولید حرارت زیاد در سیم پیچ است که در نتیجه انتقال چنین حجمی از حرارت مشکل خواهد بود. از طرفی علاوه بر هزینه سیم پیچ، بعلت نوع خاص این نوع کلاچها باید تغییراتی روی فلایویل آنها ایجاد شود که خود مستلزم هزینه بالاتری می شود.
◄ عملگر هیدرولیکی:
این نوع از عملگرها هنگامی بکار می روند که کلاچ در جایی نصب شده باشد که رساندن میله یا سیم به آن دشوار باشد و یا هنگامیکه استفاده از عملگرهای مکانیکی نتواند نیروی لازم برای جابجایی صفحه کلاچ را فراهم آورد مانند سیستم کلاچ اتومبیلهای پرقدرت. زیرا در این حالت فنرهای مجموعه صفحه فشارنده بسیار قوی هستند و فشار دادن پدال کلاچ مستلزم وارد آوردن نیروی زیاد است.
عملگر هیدرولیکی مورد استفاده در کلاچ
در این نوع عملگر هنگامیکه راننده پدال را فشار می دهد، در نتیجه این کار پمپ هیدرولیک مخصوصی که پشت پدال قرار دارد عمل می کند و در نتیجه سیال تحت فشار از این پمپ و از طریق یک لوله وارد پمپی که پشت صفحه فشارنده قرار دارد می شود. این پمپ فشار هیدرولیکی را به حرکت مکانیکی تبدیل می کند. این سیستم را می توان بگونه ای طراحی نمود که با وارد شدن نیروی کمی به پدال کلاچ نیروی زیادی به صفحه فشارنده وارد شود، این امر با استفاده از پیستون کوچکی در داخل پمپ پشت پدال و به نسبت استفاده از پیستون بزرگتر در پمپ دوم می تواند صورت گیرد.
این نوع کلاچها تلفات اصطکاکی پدالهای مکانیکی را ندارند و برای استفاده در خودروهایی که فاصله زیادی بین کابین راننده و کلاچ دارند مناسب می باشد. بزرگترین مزیت آن نیز همانطور که گفته شد امکان ایجاد نیروهای بزرگتر می باشد.