کلاچ خودرو

کلاچ، وسیله‌ای است که با سیستم انتقال قدرت (گیربکس) و به ویژه با شفت محرک درگیر شده و از آن جدا می‌شود تا بتواند شفت را به حرکت در آورد. در ساده‌ترین مورد کاربرد، کلاچ دو شفت دوار (یعنی شفت‌های محرک و شفت‌های خط) را به هم وصل کرده و از هم جدا می‌سازد. در این دستگاه‌ها، معمولاً یکی از شفت‌ها به یک موتور یا یک واحد قدرت دیگر (عضو محرک) متصل می‌شود و شفت دیگر (عضو متحرک)، توان خروجی را برای کار فراهم می‌آورد. هر چند حرکت‌های موجود معمولاً به صورت دورانی هستنند، اما از کلاچ‌های خطی نیز می‌توان استفاده کرد.

بیشتر بخوانید: کنترل کلاچ

به عنوان مثال در یک دریل که با گشتاور کنترل می‌شود، یک شفت به وسیله موتور به حرکت در می‌آید و شفت دیگر نیز سه‌نظام دریل را به حرکت در می‌آورد. کلاچ دو شفت را به هم متصل نگه می‌دارد تا این دو شفت به هم قفل شوند و با سرعتی یکسان با هم حرکت کنند (یعنی با هم درگیر باشند). همچنین این دو شفت می‌توانند به هم قفل شده و با سرعتی متفاوت نسبت به یکدیگر بچرخند (یعنی روی هم بلغزند) و در نهایت، ممکن است به هم قفل هم نشوند و با سرعت‌هایی متفاوت بچرخند (یعنی با هم درگیر نباشند).

انواع کلاچ ها

1- کلاچ‌های اصطکاکی

بیشتر کلاچ‌ها برای آن‌که بتوانند کار خود را انجام دهند، در نهایت متکی به نیروی اصطکاک خواهند بود. هدف از کلاچ‌های اصطکاکی این است که یک عضو متحرک را به عضو دیگری که با سرعتی متفاوت در حال حرکت است یا این‌که کلاً ثابت است، متصل نموده و سرعت‌های آن‌ها را با هم هماهنگ سازند و یا این‌که قدرت را منتقل نمایند. معمولاً مطلوب آن است که کمترین لغزش ممکن (تفاوت در سرعت) بین دو عضو وجود داشته باشد.

بیشتر بخوانید: دابل کلاچ (DCT)

مواد تشکیل دهنده کلاچ اصطکاکی

از مواد مختلفی برای صفحه کلاچ‌های اصطکاکی استفاده شده است که از آن جمله می‌توان به آزبست در گذشته‌ها اشاره نمود. در کلاچ‌های امروزی معمولاً از یک رزین ارگانیک مرکب با سطوح سیمی مسی یا یک ماده سرامیکی استفاده می‌شود. از مواد سرامیکی معمولاً در کاربردهای سنگین مانند خودروهای مسابقه‌ای یا یدک‌کش‌های سنگین استفاده می‌شود، اما مواد سرامیکی سخت‌تر، خوردگی در فلایویل و صفحه فشار را افزایش می‌دهند.

در کلاچ‌های «تر» استفاده از مواد کاغذی کامپوزیتی بسیار مرسوم است. با توجه به این‌که در این کلاچ‌های «تر» معمولاً از حمام روغن یا روش‌های خنک‌کاری با جریان سیال برای روانکاری و خنک‌کاری مجموعه دیسک استفاده می‌شود، در صورت استفاده از مواد کاغذی کامپوزیتی، خوردگی اندکی مشاهده می‌شود.

یک کلاچ اصطکاکی

دسته بندی کلاچ اصطکاکی

صفحه کلاچ‌های اصطکاکی را به دو دسته نوع کششی و نوع فشاری تقسیم‌بندی می‌نمایند. این دسته‌بندی بر اساس محل نقاط اتکای صفحه فشار انجام می‌شود. در یک کلاچ از نوع کششی، فشار بر روی پدال باعث می‌شود تا پدال، تکیه‌گاه خلاص را کشیده و فنر دیافراگم را هم بکشد. بدین ترتیب، نیروی محرکه وسیله نقلیه آزاد می‌شود. در نوع فشاری، عکس این موضوع صادق است. در این مدل، تکیه‌گاه خلاص به کلاچ فشار وارد کرده و نیروی محرکه وسیله نقلیه را آزاد می‌سازد. در این مورد، تکیه‌گاه خلاصی را می‌توان به عنوان تکیه‌گاه تراست در نظر گرفت (که در شکل بالا هم نشان داده شده است).

دمپر (میراکننده‌) چیست؟

دمپر کلاچ وسیله‌ای است که پاسخ کلاچ در زمان درگیرشدن یا آزادشدن را نرم و آرام می‌سازد. در خودروها، این کار به وسیله مکانیزمی در مرکز صفحه کلاچ انجام می‌شود. علاوه بر مراکز میراشده صفحه که ارتعاشات موجود در خط محرک را کاهش می‌دهند، می‌توان از پیش‌میراکننده‌هایی هم برای کاهش صدای جغ‌جغ در حالت آزاد استفاده نمود که فرکانس طبیعی صفحه را تغییر می‌دهند. این فنرها که ضعیف‌تر هستند، صرفاً به وسیله ارتعاشات شعاعی در یک موتور خلاص فشرده می‌شوند. این فنرها به طور کامل فشرده می‌شوند و وقتی که فنرهای اصلی دمپر وارد عمل می‌شوند، فنرهای مذکور دیگر کار نمی‌کنند.

2- کلاچ های امروزی

در توسعه کلاچ‌های امروزی، بیشتر به ساده‌سازی کل مجموعه و مونتاژ و یا به روش ساخت و تولید توجه شده است. به عنوان مثال، استفاده از تسمه‌های محرک برای انتقال گشتاور و همچنین بلندکردن صفحه فشار در هنگام آزادشدن محرک وسیله نقلیه، بسیار مرسوم شده است. در زمینه تولید فنرهای دیافراگمی نیز عملیات حرارتی بسیار مهم و ضروری تلقی می‌شود. استفاده از جوش لیزر نیز به عنوان یک روش مرسوم برای اتصال صفحه محرک به رینگ صفحه با لیزر مطرح شده است. در این روش، میزان توان برابر با kW 2-3 و نرخ تغذیه نیز برابر با 1 متر بر دقیقه در نظر گرفته می‌شود.

3- کلاچ‌های چندصفحه‌ای

در این مدل از ها، چندین عضو محرک وجود دارد که با چندین عضو محرک دیگر به هم گره خورده یا به هم «چسبیده‌اند». از این مدل کلاچ‌ها در بیشتر خودروهای مسابقه‌ای از جمله خودروهای فرمول 1، ایندی‌کار، ورلد رالی و حتی بیشتر مسابقات باشگاهی استفاده می‌شود. از کلاچ‌های چندتایی بیشتر در مسابقات کششی استفاده می‌شود، یعنی در مواردی که نیاز است تا وسیله نقلیه بهترین شتاب ممکن را داشته باشد و معمولاً کلاچ در معرض شرایط بدی قرار می‌گیرد. بنابراین، این کلاچ‌ها را می‌توان در موتورسیکلت‌ها، در انتقال اتوماتیک و در برخی از لوکوموتیوهای دیزلی با سیستم‌های انتقال مکانیکی مشاهده نمود. این مدل‌ها را همچنین می‌توان در بعضی از سیستم‌های تمام چرخ‌محرک با کنترل الکترونیکی و همچنین در برخی دیگر موارد انتقال مشاهده کرد. از این کلاچ‌ها همچنین در برخی از ماشین‌آلات سنگینی همچون تانک‌ها و AFVها (T-54) و در تجهیزات متحرک بر روی زمین (مانند لودرهایی که قسمت جلوی آن‌ها محرک است و در بولدوزرها) و همچنین اجزایی در برخی از انواع مختلف دیفرانسیل‌های با لغزش محدود نیز استفاده می‌شود. وقتی که از این کلاچ‌ها در موتورسیکلت‌های مسابقه‌ای استفاده می‌شود، این مزیت وجود خواهد داشت که نیروی اصطکاک کل برابری با همان قطر کلی کوچک‌تر به دست می‌آید (یا بر عکس، نیروی اصطکاک بسیار بزرگ‌تری به ازای همان قطر حاصل می‌شود. این امر به ویژه زمانی حائز اهمیت است که وسیله نقلیه با یک توان بزرگ‌تر تغییر می‌کند و در عین حال، بیشترین اندازه فیزیکی برای واحد کلاچ، همچنان بر اساس بدنه کلاچ محدود است). در موتورهای مسابقه‌ای که در آن‌ها موتور یا وسیله محرک موتور با سرعت بالایی کار می‌کند، قطر کوچک‌تر باعث می‌شود تا سرعت نواحی خارجی واحد کلاچ کاهش یابد. بدین ترتیب، این قسمت‌ها تحت تنش زیادی قرار گرفته و در شرایط مسابقه‌ای مانند فرمول 1 یا مسابقات درگ که محرک با سرعت بسیار بالایی دوران می‌کند، از کار می‌افتند. در تجهیزات سنگین که نیروهای گشتاور و بارهای بخش محرک معمولاً خیلی زیاد هستند، استفاده از یک کلاچ تک‌صفحه‌ای معمولاً خیلی زیاد به حساب می‌آید و برای بسته‌بندی به عنوان یک خط محرک مناسب تلقی نمی‌شود.

یکی دیگر از طرح‌های مرتبط با کلاچ‌های چندتایی، کلاچ‌هایی است که از آن‌ها در سریع‌ترین کلاس‌های مسابقات درگ، موارد بسیار خاص و خودروهای با هدف خاص مانند خودروهای هات راد و تجملی و تفریحی استفاده می‌شود. این خودروها چنان قدرتمند هستند که تلاش برای راه‌اندازی آن‌ها با یک کلاچ ساده باعث می‌شود تا کل کشش از بین برود. برای اجتتاب از این‌گونه مشکلات، در خودروهای تجملی هات راد، از یک نسبت دنده تکی و ثابت و همچنین یک مجموعه از کلاچ‌هایی استفاده می‌شود که به جای آن‌که کامل با هم هماهنگ باشند، در یک زمان با هم درگیر می‌شوند و به تدریج، قدرت بیشتری را بر روی چرخ‌ها اعمال می‌کنند. استفاده از یکی از این صفحات کلاچ (به شکل طراحی‌شده) نمی‌تواند بیش از یک بخش از توان موتور را حفظ نماید و به همین دلیل، راننده صرفاً زمانی حرکت می‌نماید که اولین کلاچ درگیر شده باشد. این کلاچ تحت تأثیر قدرت موتور قرار دارد و صرفاً بخشی از توان موتور را بر روی چرخ‌ها منتقل می‌نماید و بیشتر شبیه به آن است که زمانی که سرعت خودرو کم است، «کلاچ می‌لغزد»، اما بدون آن‌که نیاز باشد تا راننده تمرکز داشته باشد، همچنان کار خواهد کرد. با بالارفتن سرعت، راننده یک اهرم را می‌کشد و باعث می‌شود تا یک کلاچ دوم نیز درگیر شده و قدری دیگر از توان موتور را به چرخ‌ها منتقل نماید و کار به همین ترتیب ادامه می‌یابد. این کار با کلاچ‌های دیگر نیز تکرار می‌شود تا این‌که سرعت خودرو به حدی برسد که آخرین کلاچ نیز درگیر شود. وقتی که تمامی کلاچ‌ها درگیر شدند، تمامی توان موتور بر روی چرخ‌های عقب اعمال خواهد شد. با در نظر داشتن این‌که شرایط رانندگی بیش از اندازه معمول شود و سرعت بسیار بالا رود، این امر بسیار قابل پیش‌بینی‌تر و تکرارشونده‌تر از آن حالتی است که راننده خود، به صورت دستی کلاچ را بلغزاند و نیرو را به چرخدنده‌ها منتقل نماید. یکی دیگر از مزایا نیز این است که هیچ نیازی به قطع توان برای تعویض دنده‌ها وجود ندارد (به صورت سنتی و دستی نمی‌توان توان را منتقل نمود و این امر بسیار مهم به حساب می‌آید، زیرا در خودروهای مسابقه‌ای و تجملی، حتی یک صدم ثانیه از زمان نیز مهم به حساب می‌آید). کلاچ‌های چندتایی سنتی، بیشتر در معرض گرم‌شدن بیش از حد و خرابی‌های ناشی از آن قرار دارند، زیرا تمامی صفحات باید در معرض حرارت و اصطکاک با یکدیگر قرار بگیرند تا این‌که کلاچ به طور کامل درگیر شود، اما در خودروهای تجملاتی آخرین کلاچ در حالت «معکوس» قرار داده می‌شود تا این‌که سرعت خودرو امکان درگیرشدن کامل را فراهم نماید. نسبتاً به آسانی می‌توان آخرین مراحل را به گونه‌ای طراحی نمود که قدرتمندتر از مرحله اول باشند، به گونه‌ای که اطمینان حاصل شود که حتی در صورتی که مراحل اول هم در اثر اصطکاک بسیار شدید، بیش از اندازه داغ شوند، باز هم توان موتور در مراحل آخر جذب شود.

4- کلاچ های تر و خشک

کلاچ‌های تر در یک سیال روانکار خنک‌کننده غوطه‌ور هستند که باعث می‌شوند تا سطوح تمیز شده و در عین حال، عملکرد نرم‌تر و عمر طولانی‌تری نیز حاصل خواهد شد. اما در کلاچ‌های تر، بخشی از انرژی به مایع منتقل می‌شود. با توجه به این‌که سطوح یک کلاچ تر می‌توانند لغزنده‌تر باشند (مانند کلاچ یک موتورسیکلت که در روغن موتور قرار می‌گیرد)، بنابراین روی هم قرار گرفتن چند صفحه کلاچ می‌تواند ضریب اصطکاک پایین‌تر را جبران نموده و زمانی که این کلاچ‌ها به طور کامل با هم درگیر می‌شوند، لغزش تحت توان از بین خواهد رفت. کلاچ هله‌شو یکی از کلاچ‌های تری بود که به صورت کامل بر اساس اثرات ویسکوز و نه بر اساس اصطکاک، کار می‌کرد.

در کلاچ‌های خشک، اما همان‌گونه که از نام آن‌ها بر می‌آید، کلاچ در مایع غوطه‌ور نبوده و برای درگیرشدن از اصطکاک استفاده می‌شود.

5- کلاچ‌های سانتریفیوژی

از کلاچ‌های سانتریفیوژی در برخی از وسایل نقلیه (مانند موتورگازی) استفاده می‌شود. این کلاچ‌ها در موارد دیگری که در آن‌ها، سرعت موتور حالت کلاچ را مشخص می‌کند نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند که از آن جمله می‌توان به اره برقی اشاره نمود. در این سیستم کلاچ از نیروهای گریز از مرکز استفاده می‌شود و زمانی که rpm موتور از آستانه‌ای مشخص بیشتر می‌شود، کلاچ به صورت خودکار درگیر می‌شود و زمانی که rpm موتور از حدی مشخص کمتر می‌شود، کلاچ آزاد می‌شود.

6- کلاچ مخروطی

همان‌گونه که از نام آن بر می‌آید، در کلاچ‌های مخروطی از سطوح اصطکاکی مخروطی استفاده می‌شود. شیب مخروط بدین معنا است که وقتی اکچواتور به مقداری مشخص حرکت می‌کند، سطوح آرام‌تر از کلاچ‌های دیسکی به هم نزدیک می‌شوند (یا دور می‌شوند). همچنین، یک مقدار نیروی مشخص برای فعال‌سازی نیز فشار بیشتری را بر روی سطوح جفت‌شونده اعمال می‌کند. بهترین مثال از یک کلاچ مخروطی، یک رینگ هماهنگ‌کننده در یک سیستم انتقال دستی است. رینگ هماهنگ‌کننده، سرعت‌های هاب شیفت و چرخ‌دنده‌ها را «هماهنگ و همزمان ساخته» و تعویض دنده نرم‌تر انجام خواهد شد.

7- کلاچ‌های غیرلغزشی

برخی از کلاچ‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که نباید بلغزند؛ در این کلاچ‌ها گشتاور زمانی منتقل می‌شود که کلاچ به صورت کامل درگیر یا آزاد شده باشد و بدین ترتیب، از آسیب‌های فاجعه‌بار جلوگیری به عمل می‌آید. مثالی از این نوع کلاچ‌ها، همان کلاچ دندانه‌ای است که معمولاً از آن در انتقال غیر هماهنگ‌ساز استفاده می‌شود.

محدودکننده گشتاور چیست؟

این دستگاه که تحت عنوان کلاچ لغزشی یا کلاچ امن نیز شناخته می‌شود، به گونه‌ای عمل می‌کند که زمانی که مقاومت بیشتری نسبت به حالت نرمال در ماشین وجود دارد، شفت (پلوس) دوار می‌لغزد. مثالی از یک کلاچ امن، کلاچی است که بر روی شفت محرک در یک ماشین چمن‌زنی وجود دارد. در این ماشین، در صورتی که تیغه‌ها به سنگ، بیخ گیاه یا سایر اجسام غیرمتحرک برخورد نمایند، کلاچ متوقف می‌شود تا گشتاورهای آسیب‌زننده به موتور وارد نشوند و از تاب‌برداشتن یا شکستن میل‌لنگ جلوگیری شود.

در محاسبه‌گرهای مکانیکی که با موتور به حرکت در می‌آیند، این محدودکننده‌ها در بین موتور محرک و مجموعه چرخ‌دنده‌ها قرار می‌گیرند تا در صورتی که این مکانیزم گیر کند، آسیب زیادی به سیستم وارد نشود، زیرا موتورهایی که در این محاسبه‌گرها مورد استفاده قرار می‌گیرند، دارای گشتاور واماندگی زیادی هستند و در صورتی که مقدار گشتاور محدود نشود، آسیب‌های زیادی را وارد خواهند نمود.

کلاچ‌ها با دقت و احتیاط خاصی طراحی شده‌اند، اما همچنان می‌توانند بیشترین گشتاور مجاز را در ابزارهایی همچون پیچ‌گوشتی‌های کنترل‌شونده با گشتاور منتقل نمایند.

محدودکننئده گشتاور

کلاچ در وسایل نقلیه (عمومی)

  طرح‌های مختلفی برای کلاچ‌های وسایل نقلیه وجود دارد، اما بیشتر این طرح‌ها مبتنی بر یک یا چند صفحه اصطکاکی هستند که با فشار زیاد بر روی هم قرار گرفته یا در برابر یک فلایویل با استفاده از یک سری فنر قرار داده می‌شوند. ترکیب مواد اصطکاکی نیز بر اساس بسیاری از ملاحظات مختلف از جمله «خشک» یا «تر»بودن کلاچ با هم متفاوت است. زمانی در صفحه کلاچ‌ها از آزبست استفاده می‌شد، اما امروزه دیگر از این ماده استفاده نمی‌شود. در کلاچ‌هایی که در کارهای سنگین مانند کامیون‌ها یا خودروهای مسابقه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند، از صفحات سرامیکی‌ای استفاده می‌‌شود که در آن‌ها ضریب اصطکاک بسیار بیشتر است. اما در این مدل‌ها یک حالت «گیرکننده» وجود دارد که برای خودروهای سواری چندان مطلوب نیست. زمانی که پدال کلاچ چه با فشرده یا کشیدن دیافراگم صفحه فشاری بسته به نوع کلاچ فشار داده می‌شود، فشار از روی فنر برداشته می‌شود. در صورتی که سرعت موتور خیلی بالا برود و در عین حال، کلاچ همچنان درگیر باقی بماند، این امر باعث می‌شود تا خوردگی در صفحه کلاچ خیلی زیاد شود. زمانی که موتور با سرعت بالایی در حال کار است، چنانچه کلاچ به صورت ناگهانی درگیر شود، یک حالت شدید و اشتباه در راه‌اندازی اتفاق می‌افتد. این نوع راه‌اندازی در مواردی همچون خودروهای مسابقه‌ای و مسابقات درگ که در آن‌ها سرعت بسیار مهم‌تر از راحتی است، ضروری و مطلوب به حساب می‌آید.

کلاچ در موتورسیکلت‌ها

معمولاً در موتورسیکلت‌ها، از یک کلاچ تر استفاده می‌شود. این کلاچ در همان روغنی کار می‌کند که روغنکاری سیستم انتقال را صورت می‌دهد. این کلاچ‌ها معمولاً از یک سری صفحات اصطکاکی و صفحات فولادی روی هم تشکیل شده‌اند که جای خود را عوض می‌کنند. این صفحات اصطکاکی دارای یک سری قلاب بر روی قطر خارجی خود هستند که آن‌ها را بر روی یک سبد قفل نموده و باعث می‌شود تا همراه با میل‌لنگ به گردش در آیند. صفحات فولادی نیز دارای قلاب‌هایی بر روی قطر داخلی خود هستند که آن‌ها را به شفت ورودی انتقال قفل می‌کند. یک مجموعه از فنرهای سیم‌پیچی یا صفحات فنری دیافراگمی نیز در زمان درگیر شدن کلاچ، صفحات را به هم متصل نگه می‌دارد.

در موتورسیکلت‌ها، کلاچ با استفاده از یک اهرم دستی در سمت چپ دسته کار می‌کند. در صورتی که هیچ فشاری بر روی این دسته وارد نشود، بدان معنا است که کلاچ درگیر است (در حین رانندگی). در صورتی که اهرم به سمت عقب، یعنی به سمت راننده کشیده شود، صفحات کلاچ از طریق کابل یا فعال‌سازهای هیدرولیکی آزاد می‌شوند و به راننده اجازه می‌دهند تا دنده را عوض کند. در موتورسیکلت‌های مسابقه‌ای معمولاً از کلاچ‌های لغزشی استفاده می‌شود تا اثرات ترمز موتور که صرفاً بر روی چرخ عقب وارد می‌شود، از بین برود. این اثرات در صورت وجود باعث ایجاد ناپایداری در موتور خواهند شد.

یک کلاچ سبدی

سیستم انتقال نیرو (رانشگر) در خودرو

در خودروهای امروزی که دارای مکانیزم انتقال غیراتوماتیک هستند، کلاچ از طریق پدالی در سمت چپ عمل می‌کند. این مکانیزم از طریق یک اتصال مکانیکی یا کابلی از سمت پدال به سمت مکانیزم کلاچ کار می‌کند. در خودروهای قدیمی‌تر ممکن است کلاچ‌هایی وجود داشته باشند که با استفاده از یک اتصال مکانیکی عمل می‌کنند. هر چند کلاچ از نظر فیزیکی در نزدیکی پدال قرار گرفته است، اما استفاده از این واسط‌های فعال‌سازی دورتر برای از بین بردن اثرات ارتعاشات و حرکت آرام موتور ضروری و لازم هستند و مجموعه موتور نیز باید به گونه‌ای طراحی شده باشد که انعطاف لازم را داشته باشد. در صورتی که از اتصالات صلب برای کلاچ استفاده شود، درگیر شدن به شکل نرم تقریباً غیرممکن خواهد بود، زیرا با به کار افتادن محرک موتور، به ناچار تکان‌ها و حرکت‌هایی در موتور رخ خواهد داد.

حالت پیش‌فرض برای یک کلاچ، حالت درگیر است، بدین معنا که اتصال بین موتور و جعبه‌دنده همواره برقرار است، مگر آن‌که راننده پدال را فشار داده و آن را خلاص نماید. در صورتی که موتور در حالتی کار کند که کلاچ درگیر است و انتقال نیز وجود ندارد، آن‌گاه موتور شفت ورودیِ انتقال را می‌چرخاند، اما توان به چرخ‌ها منتقل نمی‌شود.

از این ابزار راهنمای پلاستیکی برای شفت پیلوت به منظور همسوسازی صفحه کلاچ در مواردی که صفحات فشاری تحت بار فنر نصب شده باشد، استفاده می‌شود. هزارخارهای محرک انتقال و شفت پیلوت دارای شکل‌هایی مکمل یکدیگر هستند. تعدادی از این دستگاه‌ها شکل‌ها و مدل‌های مختلفی را برای رانشگرها می‌سازند.

کلاچ بین موتور و جعبه‌دنده قرار می‌گیرد و بنابراین، برای تعویض دنده لازم است تا خلاص شود. هر چند جعبه‌دنده در حین تعویض دنده از حرکت باز نمی‌ایستد و همچنان دوران دارد، اما هیچ گشتاوری از طریق آن منتقل نمی‌شود و بنابراین، اصطکاک کمتری بین دنده‌ها و دندانه‌های درگیر در آن وجود خواهد داشت. شفت خروجی جعبه‌دنده همواره به محرک نهایی و سپس به چرخ‌ها متصل است و بنابراین هر دوی آن‌ها همواره با سرعتی ثابت با هم می‌چرخند. زمانی که کلاچ خلاص می‌شود، شفت ورودی جعبه‌دنده نیز آزاد است و با تغییر در نسبت داخل، سرعت آن نیز تغییر می‌کند. هرگونه اختلاف سرعتی که در نتیجه این امر بین سرعت موتور و سرعت جعبه‌دنده رخ دهد، منجر به لغزش اندک در کلاچ در حین درگیرشدن مجدد می‌شود.

کلاچ‌ها به صورت معمول در خودروها به صورت مستقیم بر روی سطح فلایویل موتور نصب می‌شوند، زیرا با این کار به سادگی یک صفحه فولادی با قطر بزرگ تولید می‌شود که می‌تواند به صورت یک صفحه محرک برای کلاچ عمل کند. در برخی از کلاچ‌هایی که در خودروهای مسابقه‌ای به کار می‌روند، از مجموعه دیسک‌های چندصفحه‌ای استفاده می‌شود که بخشی از فلایویل به حساب نمی‌آیند. هم کلاچ و هم فلایویل، هر دو در یک بدنه زنگی‌شکل مخروطی تعبیه می‌شوند که (در خودروهایی که چرخ‌های عقب آن‌ها محرک هستند)، معمولاً شکل اصلی جعبه‌دنده را تشکیل می‌دهند.

در برخی از خودروهایی مانند آلفا رومئو آلفتا و 75، پورشه 924 و شورلت کوروت (از سال 1997 به بعد)، با قرارگیری وزن انتقال در عقب خودرو و با ترکیب آن با محور عقب برای ایجاد یک جعبه دنده، توزیع وزن بیشتری بین جلو و عقب خودرو صورت گرفته است. کلاچ همراه با جعبه‌دنده نصب شده است و بنابراین، شفت پروانه‌ای همواره با موتور دوران می‌کند و این دوران حتی در مواردی که دنده خلاص است یا کلاچ آزاد شده است نیز وجود دارد.

خودروهای بدون رانشگر

در این خودروها، کلاچ در محلی به غیر از محل محرک نصب می‌شود. به عنوان مثال، یک فن خنک‌کننده با موتور تسمه‌ای دارای کلاچی است که با حرارت فعال می‌شود. قسمت‌های محرک و متحرک به وسیله یک سیال سیلیکون‌پایه از هم جدا می‌شوند و شیر آن هم به وسیله یک فنر دوفلزی کنترل می‌شود. در صورتی که دما پایین باشد، فنرها جمع شده و شیر را می‌بندند و این امر باعث می‌شود تا فن با سرعتی در حدود 20 تا 30 درصد سرعت شفت بچرخد. با افزایش دما در فنرها، این فنرها از هم باز شده و شیر نیز باز می‌شود. بدین ترتیب، سیال از درون شیر جریان یافته و در نتیجه، فن با سرعتی در حدود 60 تا 90 درصد سرعت شفت به چرخش در می‌آید. سایر کلاچ‌های دیگری - مانند کلاچ‌های مربوط به کمپرسور سیستم تهویه مطبوع - با استفاده از نیروی مغناطیسی، کلاچ‌ها را به صورت الکترونیکی درگیر ساخته و اعضای متحرک را به قسمت‌های محرک جفت می‌کنند.

کلاچ‌های دیگر و سایر موارد کاربرد

• کلاچ‌های تسمه‌ای: از این کلاچ‌ها در تجهیزات کشاورزی، ماشین‌های چمن‌زنی، تیلرها و برف‌روب‌ها استفاده می‌شود. در این ماشین‌ها، قدرت موتور از طریق مجموعه‌ای از تسمه‌ها منتقل می‌شود. زمانی که موتور در حالت خلاص قرار دارد، این تسمه‌ها بر روی هم جمع می‌شوند، اما پولی هرزگرد تسمه‌ها را سفت می‌کند تا اصطکاک بین تسمه‌ها و پولی‌ها افزایش یابد.
• کلاچ دندانه‌ای: از این کلاچ‌ها در سیستم‌های انتقال دستی که در بالا بیان شد، استفاده می‌شود. درگیر شدن به صورت مثبت و بدون لغزش است. از این کلاچ‌ها به طور معمول در مواردی استفاده می‌شود که لغزش مورد قبول نیست و فضا نیز محدود است. هرگونه درگیر شدن تحت هرگونه باری که قابل ملاحظه باشد، می‌تواند مخرب باشد.
• کلاچ هیدرولیک: عضوهای محرک و متحرک در تماس فیزیکی با یکدیگر قرار ندارند؛ جفت‌شدن به صورت هیدرودینامیکی انجام می‌شود.
• کلاچ الکترومغناطیسی: این کلاچ‌ها معمولاً به وسیله آهنرباهای برقی درگیر می‌شوند که این آهنرباها به صورت بخشی یکپارچه از کلاچ تعبیه شده‌اند. یکی دیگر از این مدل‌ها یعنی کلاچ‌های ذرات مغناطیسی شامل ذرات نفوذکننده مغناطیسی در یک محفظه میان اعضای محرک و متحرک هستند - استفاه از جریان مستقیم باعث می‌شود تا این ذرات در هم قفل شده و به سطوح کاری بچسبند. درگیرشدن و لغزش نیز تا حد قابل ملاحظه‌ای نرم است.
• کلاچ‌های پرکار یا فلایویل: در صورتی که یک سری نیروی خارجی باعث شوند تا عضو متحرک با سرعتی بیشتر از محرک حرکت کند، کلاچ به شکلی مؤثر خلاص می‌شود. برخی از مثال‌ها در این زمینه عبارتند از:
• انتقال اور درایو بورگ-وارنر در خودروها
• کلاچ جغجغه‌ای: در دوچرخه‌ها معمولاً از این مدل‌ها استفاده می‌شود، به طوری که دوچرخه می‌تواند دیگر پدال نزند و با دنده‌ها به پیش رود.
• یک عضو نوسان‌کننده که در آن، کلاچ می‌تواند این نوسانات را به حرکت‌های متناوب خطی و دورانی در عضو مکمل تبدیل کند؛ در برخی دیگر از موارد، جغجغه‌ها به همراه ضامن‌هایی بر روی عضو متحرک نصب می‌شوند.
• دستگیره‌ چرخشی یک دوربین (فیلمی یا آنالوگ) که در آن از یک فنر پیچشی به عنوان کلاچ در هنگام پیچش و در هنگام ترمز استفاه می‌شود تا اجازه چرخش به سمت عقب به آن داده نشود.
• در رانشگر روتور در هلیکوپترها از کلاچ‌های چرخ آزاد برای خلاص‌کردن روتورها از موتور در صورت خرابی موتور استفاده می‌شود. بدین ترتیب، وسیله می‌توان با دوران خودکار به صورت امن بر روی زمین فرود آید.
• کلاچ‌های فنر پیچشی: در این کلاچ‌ها یک فنر مارپیچی وجود دارد که معمولاً دور آن یک سیم با سطح مقطع مربعی پیچیده شده است. این فنرها در اواخر صده نوزدهم و اوایل قرن بیستم پا به عرصه وجود نهادند. در ساده‌ترین حالت، فنر در یک سمت عضو متحرک بسته و محکم شده است؛ سمت دیگر آن نیز متصل نیست. فنر نیز در پیرامون عضو استوانه‌ای محرک قرار داد. در صورتی که عضو محرک در جهتی حرکت نماید که باعثِ بازشدن فنر شود، فنر ذره ذره باز می‌شود و با مقداری کشش می‌لغزد. به همین دلیل، کلاچ‌های فنری را باید با روغن‌های سبک روانکاری کرد. چرخیدن عضو محرک در جهت دیگر نیز باعث می‌شود تا خود فنر خیلی سفت به دور سطح محرک پیچیده و فنر به سرعت قفل می‌شود. گشتاور لازم برای لغزیدن فنر نیز با تعداد دورهای فنر به صورت نمایی افزایش می‌یابد و از معادله چرخ لنگر تبعیت خواهد شد.

کلاچ‌های خاص و موارد کاربرد

1- کلاچ‌های تک‌دور

کلاچ‌های تک‌دور در قرن نوزدهم توسعه یافتند. هدف از ابداع این کلاچ‌ها نیز این بود که در ماشین‌آلاتی مانند ماشین‌های برش یا پرس‌ها - که در آن‌ها، یک بار کشش اهرم کاری یا (بعداً) فشاردادن دکمه باعث عملکرد مکانیزم می‌شود - کلاچ بین منبع توان و میل‌لنگ ماشین برای دقیقاً یک دور و پیش از خلاص‌شدن کلاچ درگیر شود. این حالت زمانی است که کلاچ خلاص شده و عضو متحرک نیز دیگر حرکت نخواهد داشت. مدل‌های اولیه معمولاً به صورت کلاچ‌های دندانه‌ای بودند که در آن‌ها از یک میل بادامک بر روی عضو متحرک برای خلاص‌کردن دندانه‌ها در نقطه مناسب استفاده می‌شد.

کلاچ‌های تک‌دوری بسیار ساده‌ای که در قرن بیستم توسعه یافتند، نیاز به نیروهای کاری بسیار کوچک‌تری دارند و در برخی از مدل‌ها آن‌ها نیز بخش ثابتی از دور بر دقیقه در هر بخش از کار وجود دارد. در برخی از موارد، از کلاچ‌های اصطکاکی سریع به جای کلاچ‌های دندانه‌ای استفاده می‌شود و بدین ترتیب، دیگر مشکل بارهای ضربه‌ای بر روی دندانه‌ها در هر بار درگیر شدن کلاچ وجود نخواهد داشت.

از کلاچ‌ها تک‌دور، علاوه بر تجهیزات ساخت و تولید سنگین در ماشین‌های کوچک متعدد دیگر هم استفاده می‌شود. به عنوان مثال در ماشین‌های تحریر، با فشردن یک کلید، یک کلاچ تک‌دور درگیر می‌شود تا آخرین عدد واردشده را بزند. در ماشین‌های حروفچینی نیز با فشاردادن هر کلید، یک حرف خاص انتخاب شده و در عین حال، یک کلاچ تک‌دور درگیر می‌شود تا مکانیزم را چرخانده و آن حرف چیده شود. به همین ترتیب، در تلگراف‌ها نیز به محض دریافت هر کارکتر، یک کلاچ تک‌دور یک بار عمل می‌کند تا مکانیزم چاپ را به حرکت در آورد.

در سال 1928 میلادی، فردریک کرید نیز یک کلاچ تک‌دور (که در بالا دیده می‌شود) ابداع نمود. از این کلاچ برای عمل شروع و توقف که برای تلگراف‌ها لازم است، استفاده می‌شد. در سال 1942، دو نفر از کارمندان شرکت پیتنی بوز پوستیج میتر یک کلاچ فنر تک‌دور دیگر اختراع کردند. در این مدل کلاچ، یک فنر لوله‌ای به دور شفت متحرک پیچیده شده و با استفاده از اهرم تریپ پیکربندی خود را به دست می‌آورد. در پایان هر دور، اگر اهرم تریپ به حالت اول خود باز گردد، انتهای فنر (یا جغجغه متصل به آن) را می‌گیرد و اندازه حرکت زاویه‌ای عضو متحرک نیز کشش موجود در فنر را آزاد می‌سازد. این کلاچ‌ها دارای عمر کاری طولانی هستند - بسیاری از این کلاچ‌ها می‌تواند ده‌ها و حتی صدها میلیون دور کار کنند و هیچ نیازی به نگهداری هم ندارند و فقط کافی است که روغنکاری شوند.

کلاچ‌های تک‌دور دارای جغجغه آبشاری

از این کلاچ‌های تک‌دور دارای فنر پیچشی در پرینترهای صفحه‌ای از جمله تلگراف‌هایی مانند تله‌تایپ مدل 28 و مدل‌های بعدی آن‌ها با همین قاعده استفاده شده است. در ماشین‌های حروفچینی سلکتریک آی.بی.ام نیز از همین کلاچ‌ها استفاده شده است. این کلاچ‌ها معمولاً به صورت مجموعه‌های دیسکی هستند که بر روی شفت متحرک سوار می‌شوند. در درون درام محرک دیسکی توخالی، دو یا سه جغجغه شناور آزاد به گونه‌ای تعبیه شده‌اند که وقتی کلاچ می‌لغزد، فنرهای جغجغه‌ای درست همانند کفشک‌هایی که در ترمزهای کاسه‌ای عمل می‌کنند، بیرون می‌زنند. وقتی که کلاچ درگیر است، گشتاور بار اعمالی بر روی هر یک از جغجغه‌ها بر روی بقیه هم اعمال می‌شود تا آن‌ها را در حالت درگیر نگه دارد. وقتی این کلاچ‌ها قفل می‌شوند، دیگر نمی‌لغزند. همچنین این کلاچ‌ها به سرعت و در عرض چند میلی‌ثانیه درگیر می‌شوند. یک برآمدگی لغزنده هم از مجموعه بیرون می‌زند. در صورتی که اهرم لغزش این برآمدگی را درگیر کند، کلاچ آزاد می‌شود. زمانی که اهرم لغزش این برآمدگی را آزاد می‌کند، فنرهای داخلی و اصطکاک باعث می‌شوند تا کلاچ درگیر شود. سپس، کلاچ یک یا چند بار می‌چرخد و زمانی که اهرم لغزش دوباره با برآمدگی لغزش درگیر می‌شود، متوقف خواهد شد.

کلاچ تک‌دور آبشاری، کلاستر بادامکی موجود در مدل تله‌تایپ 33 را به حرکت در آورده و بدین ترتیب، داده‌های سریالی ناهمزمان به طور کامل به صورت مکانیکی به شکل موازی در می‌آیند. درام کلاچ در سمت چپ پایین جدا می‌شود تا جغجغه‌ها و تصویر تریپ را به حرکت در آورد.

2- ترمزهای کلاچی واکوبشی

این مکانیزم‌ها را می‌توان در برخی از انواع ساعت‌های الکتریکی که با موتورهای سنکرون به حرکت در می‌آیند، مشاهده نمود. از بسیاری از انواع مختلف موتورهای ساعت سنکرون استفاده شده است که از آن جمله می‌توان به ساعت‌های دستی هاموند پیش از جنگ جهانی دوم اشاره نمود. برخی از انواع موتورهای سنکرون خودآغاز همواره با اعمال توان، آغاز به حرکت می‌کردند. اما اگر بخواهیم دقیق‌تر سخن بگوییم، رفتار آن‌ها به صورت تصادفی و در هم بوده است و در جهت مخالف شروع به حرکت می‌کردند. جفت‌شدن روتور با یک مرحله (یا شاید هم دو مرحله) از دنده‌های کاهشی نیز به عنوان یک ترمز کلاچ با فنر پیچشی به حساب می‌آید. در این حالت، فنر نمی‌چرخد. یکی از سمت‌ها ثابت است؛ و سمت دیگر نیز آزاد است. این کلاچ‌ها به صورت آزادانه اما تقریباً بر روی عضو دوار می‌چرخند که در واقع بخشی از رانش دنده ساعت به حساب می‌‌آید. زمانی که ترمز کلاچ به سمت عقب می‌چرخد، قفل می‌شود، اما باز هم کمی حالت چرخشی دارد. اینرسی موجود در روتور که به سمت عقب بر می‌گردد، کلاچ را درگیر کرده و فنر را می‌پیچاند. وقتی که فنر باز می‌شود، موتور را دوباره در جهت درست خود به راه می‌اندازد. در برخی از مدل‌ها چنین فنری به صورت صریح وجود ندارد -ولی مکانیزم‌های ساده مشابهی وجود دارند. این مکانیزم‌ها به صورت مرتب روانکاری شده و معمولاً مشکل خوردگی در آن‌ها وجود نداشته است.

3- کلاچ‌های قفل‌شونده

از کلاچ‌های قفل‌شونده در برخی از سیستم‌های انتقال خودکار برای برخی از خودروهای موتوری استفاده می‌شود. این کلاچ‌ها در سرعتی بالاتر از یک مقدار مشخص (که معمولاً بیشتر از km/h 60 است)، مبدل گشتاور را قفل می‌کنند تا افت توان به حداقل رسیده و مصرف سوخت نیز پایین بیاید.

شما عزیزان میتوانید برای دریافت مشاوره در خصوص تهیه و خرید لوازم یدکی هیوندای و لوازم یدکی کیا با کارشناسان ما تماس حاصل فرمایید.