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 به صورت 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 به جای 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 شده آلیاژهای فلز و سرامیک هستند که استحکام زیادی در برابر سایش دارند. واضح است که با توجه به جنس مواد به کار رفته در لنت صفحه کلاچ، ضریب اصطکاک صفحه نیز تغییر می کند.
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 به کار 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 بزرگ تری تبدیل نماید تا بتواند سبب جابه جایی 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 به عنوان عملگر استفاده می کنند، به جای 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 به وسیله 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. نمایی از این نوع عملگر را در شکل 1-17 ملاحظه می کنید. 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 به وسیله 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 مهم ترین مزایای این نوع از عملگرها استفاده از آنها در اتومبیلهایی است که فاصله کابین راننده از کلاچ زیاد است. از مهم ترین 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 به کار 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 جابه جایی 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.
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 بزرگ تر 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. بزرگ ترین مزیت آن نیز همانطور که گفته شد امکان ایجاد نیروهای بزرگ تر می باشد.
عملگر الکترونیکی
این نوع عملگر در واقع عملگر هیدرولیکی است که به شیوه الکترونیکی کنترل می شود. این نوع کلاچ به پدال نیاز ندارد. حسگرها اطلاعات لازم درباره دریچه گاز، موتور، کلاچ و جعبه دنده را به یک مدول کنترل الکترونیکی می فرستند. وقتی راننده دنده را جابجا می کند، مدول کنترل الکترونیکی به دستکاه محرک هیدرولیکی سیگنال می فرستد. این دستگاه فشار سیال را در سیلندر هیدرولیکی کنترل می کند تا کلاچ را درگیر یا خلاص کند. کلاچ به سرعت خلاص می شود و در حالت خلاص می ماند تا راننده دسته دنده را رها کند.
کلاچ خودکار انواع دیگری هم دارد. همه این کلاچها هنگامی خلاص می شوندکه واحد کنترل سیگنال مقتضی را به یک کارانداز برقی، هیدرولیکی، بادی یا خلاء بفرستد.
عملگر نیوماتیک ( خلاء)
در نوع از عملگرها قسمتی از خلاء موجود در منیفولد موتور برای عمل کلاچ در نظر گرفته می شود. در این سیستم همانطور که مشاهده می شود یک منبع توسط یک شیر یکطرفه به منیفولد ورودی متصل است و از طرفی دیگر توسط یک عملگر سلنوئیدی به یک سیلندر خلاء وصل می شود. خود سلنوئید نیز از طریق یک مدار الکتریکی و باتری تغذیه می شود. سیلندر خلاء شامل یک پیستون است که از یکطرف در معرض فشار اتمسفر قرار دارد. این پیستون توسط میله ای رابط به کلاچ متصل است و جابه جایی پیستون سبب عمل کردن کلاچ می گردد. در حالت اختناق خلاء کافی در منیفولد ورودی موتور وجود دارد. وقتی شیر اختناق بازتر می شود، فشار منیفولد افزایش می یابد اما این افزایش فشار خود به افزایش فشار شیر یکطرفه در حالت بسته بستگی دارد. بنابراین همیشه مقداری خلاء وجود دارد.
در حالتی که سوئیچ باز باشد، شیر سلنوئیدی در پایین ترین حالت خود قرار می گیرد که در این حالت در هر دو طرف پیستون درون سیلندر، خلاء وجود دارد. هنگامی که راننده قصد تعویض دنده را داشته باشد، با فشردن عملگری در کابین خود در واقع سوئیچ این مدار الکتریکی را می بندد. بسته شدن سوئیچ سبب عمل کردن سلنوئید و بالا آمدن شیر سلنوئیدی می شود و در واقع فضای پشت پیستون در سیلندر خلاء به فضای منبع متصل می شود و در این حالت چون فشار پشت پیستون یکسان نیست، پیستون جابجا شده و کلاچ از فلایویل جدا می شود.
کلاچ هیدرولیک
از کلاچهای هیدرولیک در گیربکسهای اتوماتیک استفاده می شود. یک گیربکس به تنهایی تمام اتوماتیک نیست. مگر اینکه شامل مکانیزمی باشد که بتواند به طور اتوماتیک ارتباط موتور و گیر بکس را قطع و وصل کند. وسایلی که این کار را انجام می دهند کوپلینگ های هیدرولیکی و مبدلهای گشتاور هستند. که هر دو گشتاور موتور را به گیر بکس منتقل می کنند. اما مبدل گشتاور قادر به افزایش گشتاور موتور است در حالی که کوپلینگ هیدرولیکی این توانایی را ندارد.
کوپلینگ هیدرولیک
یک کوپلینگ هیدرولیکی شامل یک پمپ (ایمپلر) و یک توربین با پره های داخلی است که روبروی هم قرار گرفته اند. پمپ به وسیله یک صفحه به فلایویل متصل است و توربین نیز به شافت ورودی گیربکس متصل می شود. پمپ عضو محرک و توربین عضو متحرک است.
پمپ و توربین هر دو در یک محفظه آب بندی شده قرار دارند. روغن به وسیله پمپ داخل گیربکس به داخل محفظه کوپلینگ ارسال می شود. زمانی که ایمپلر به وسیله موتور می چرخد پره هایش روغن را گرفته و به سوی توربین پمپ می کند. سیال در داخل کوپلینگ دو مسیر را طی می کند: جریان گردابی و جریان دورانی.
جریان دورانی سیال، مسیر دایره ای است که در نتیجه چرخش ایمپلر ایجاد می شود. به عبارت دیگر سیال حول دایره ای که محور آن میل لنگ و محور ورودی گیر بکس است جریان می یابد. از طرفی هنگامی که سیال در مسیر دایره ای حرکت می کند، نیروی گریز از مرکز آن را به سوی کناره های ایمپلر پرتاب می کند. بخاطر انحناء ایمپلر هنگامی که سیال به کناره های خروجی ایمپلر می رسد به دور خود می چرخد و به سوی توربین جاری می شود. سپس سیال در یک مسیر چرخشی ثانویه که با مسیر جریان دورانی اولیه زاویه 90 در جه می سازد جاری می شود. جریان روغن در این مسیر را جریان گردابی می نامند.
سیال در کوپلینگ هیدرولیکی به طور همزمان هر دو مسیر دورانی و گردابی را می پیماید. جریان دورانی که به وسیله ایمپلر ایجاد می شود گشتاور چرخشی موتور را حمل می کند. گشتاور بدون جریان گردابی که سیال را از ایمپلر تا توربین حرکت می دهد نمی تواند به گیر بکس منتقل شود.
نیروی چرخشی پره های ایمپلر به صورت ترکیبی از جریان های گردابی و چرخشی سیال بر روی پره های توربین اعمال می شود. سیالی که ایمپلر در حال چرخش را ترک می کند و به سوی توربین جاری می شود هنگام خروج تنها دارای حرکت گردابی و یا دورانی نیست بلکه دارای ترکیبی از هر دو حرکت است.
مسیر جریانهای تر کیب شده یک نیروی برآیند تولید می کند که از ایمپلر تحت زاویه خاصی به سوی توربین خارج می شوند. هنگامی که نیروی سیال پرتاب شده به سوی توربین به قدر کافی باشد، توربین می چرخد و شافت ورودی گیربکس را می گرداند.
مبدل گشتاور
مبدل گشتاورشامل سه عضو است که در داخل محفظه ای که به وسیله پمپ گیربکس پر از روغن می شود قرار دارند. این سه عضو عبارتند از:
تعداد پره های پمپ و توربین برابر نیستند و برای جلوگیری از ایجاد ضربه و تشدید در چرخش آنها معمولاً دو سه پره با هم اختلاف دارند.
روغن هایی که به وسیله پمپ به مبدل ارسال می شوند، به وسیله پره های ایمپلر جذب شده و از طریق جریان گردابی و دورانی مشابه کوپلینگ هیدرولیکی به طرف توربین پرتاپ می شوند. بزرگ ترین اختلاف بین جریان روغن درون مبدل درمقایسه با کوپلینگ این است که در مبدل هنگام کم بودن سرعت افزایش گشتاور ایجاد می شود. افزایش گشتاور هنگامی که روغن پره های توربین را ترک و به قسمت مقعر پره های استاتور برخورد می کند ایجاد می شود. این پره ها مسیر روغن خارج شده از توربین را اصلاح می کنند. بنابراین روغن های در حال پمپ شدن از سوی ایمپلر را به تیغه بعدی توربین هدایت می کنند. نیروی جریان روغن از استاتور، با شتاب دادن به جریان روغن در حال ارسال از ایمپلر مقدار گشتاور منتقل شده از ایمپلر به توربین را افزایش می دهد. این حالت مرحله افزایش گشتاور نامیده می شود.
افزایش گشتاور زمانی صورت می گیرد که جریان گردابی یک چرخش کامل از ایمپلر به توربین و دوباره از طریق استاتور به ایمپلر انجام دهد. این حالت بدین معنی است که تورک کنورتور، گشتاور موتور را به تناسب نسبت سرعت بین ایمپلر و توربین افزایش می دهد. در نسبت سرعت های پایین هنگامی که ایمپلر به سرعت، اما توربین به آرامی می چرخد جریان گردابی شدید است، لذا افزایش گشتاور نیز زیاد خواهد بود. به محض اینکه توربین سریعتر بچرخد و به سرعت ایمپلر برسد جریان دورانی افزایش می یابد. که در این صورت، هم جریان گردابی و هم افزایش گشتاور کاهش می یابد. هنگامی که نسبت سرعت به 90% برسد افزایش گشتاور کمترین مقدار است. هنگامی که نسبت سرعت ایمپلر و توربین به 90% برسد، جریان روغن در مبدل تقریباً دورانی می شود و زاویه جریان روغن از توربین به استاتور به خط مستقیم نزدیکتر می گردد. در نتیجه جریان روغنی که به قسمت محدب (پشت پره) استاتور برخورد می کند بیشتر از قسمت مقعر است. هنگامی که سرعت جریان روغن افزایش یابد به طوریکه بتواند استاتور رادر جهت عقربه های ساعت بگرداند، ایمپلر، توربین و استاتور در یک جهت و تقریبا با یک سرعت می چرخند. این مرحله کوپلینگ مبدل نامیده می شود.
از مزایای مهم استفاده از مبدلهای گشتاور نسبت به کلاچهای معمولی این است که انتقال گشتاور درخودروهای شامل مبدلها به نرمی صورت می گیرد و نیاز به تنظیم خاصی ندارد. همچنین این خودروها می توانند با دنده درگیر نیز متوقف شده و یا حرکت کنند، بنابراین در این زمینه به مهارت خاصی از جانب راننده نیاز ندارد. اما با این حال در دورهای بسیار پایین و در لغزش % 100 هم بعلت وجود لزجت، هنوز مقداری گشتاور روی محور خروجی وجود دارد. شاید از بزرگ ترین معایب این مبدلها این است که در دنده های درگیر نیز مقداری لغزش خواهیم داشت و همانند کلاچهای اصطکاکی در هنگام درگیری مداوم راندمان 100% را نخواهیم داشت. راندمان یک کلاچ هیدرولیک را اینگونه می توان محاسبه نمود:
100× توان محور ورودی کلاچ / توان محور خروجی کلاچ = راندمان کلاچ هیدرولیک
اخیراً برای جبران این نقیصه از مبدل گشتاور اصطکاکی استفاده می کنند. در این نوع مبدلها از مزیای کلی مبدلها استفاده می شود با این تفاوت که جهت رفع لغزش در هنگام درگیری دائمی، سیستم کلاچ اصطکاکی که در کنار مبدل گشتاور قرار دارد مورد استفاده قرار می گیرد، در واقع در این حالت پمپ و توربین کلاً به یک جسم صلب تبدیل شده و با هم شروع به چرخش می کنند.
از دیگر مزایای مبدلهای گشتاور نسبت به کلاچهای اصطکاکی این است که تقریباً تمامی نوسانات سیستم انتقال قدرت یا موتور در این نوع سیستم مستهلک می شود و نیز بعلت عدم وجود سایش بر روی قطعات متحرک، نیازبه تعمیر و نگهداری کمتری دارد.
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
