انتقال قدرت اتوماتيك

سيستم انتقال قدرت اتوماتيك cvt

چون دستيابي به يک سيستم انتقال نرم و بدون صدا با استفاده از جعبه دنده هاي دستي مرسوم که در بالا اشاره شد، امکان پذير نمي باشد، بنابراين در جعبه دنده هاي اتوماتيک نيز همانند آنچه قبلاً براي اوردرايو گفته شد از سيستم چرخدنده خورشيدي استفاده مي شود.

ادامه نوشته

جعبه دنده

جعبه دنده 1

گشتاور توليدي توسط موتور پس از انتقال توسط کلاچ به جعبه دنده مي رسد. وظيفه جعبه دنده انتقال دور موتور با نسبتهاي گوناگون و رساندن آن به خطوط انتقال و ميل گاردان در خودروهاي ديفرانسيل عقب يا مستقيماً به ديفرانسيل در خودروهاي ديفرانسيل جلو است.
سيستم جعبه دنده اي انتقال قدرت را مي توان به دو گروه جعبه دنده اي دستي و جعبه دنده اي اتوماتيک تقسيم بندي کرد. سيستم انتقال قدرت دستي در حالت انتقال مستقيم بازدهي در حدود 98% ولي در دنده هاي با نسبت انتقال پايين تر بازده به حدود 90% مي رسد. چون بيشترين زمان استفاده از اتومبيل، جعبه دنده در حالت انتقال مستقيم قدرت است، بنابراين با توجه به اين مورد و هزينه اوليه به نسبت کمتر اين سيستم جعبه دنده اي، هنوز استفاده از آنها در اکثر اتومبيلها مورد توجه است. از سيستم انتقال اتوماتيک بيشتر در اتومبيلهاي گرانقيمت تر و کلاسهاي بالاتر استفاده مي شود چرا که با توجه به عملکرد ساده تر آن براي راننده، هزينه ساخت آن نيز بيشتر است. علاوه بر دو نوع فوق، امروزه استفاده از نسل جديدي از سيستم انتقال قدرت بنام سيستم انتقال قدرت پيوسته متغير (CVT) نيز مورد توجه طراحان خودروها قرار گرفته است.
سيستم انتقال قدرت دستي
در دسته بندي کلي از لحاظ نحوه کارکرد، جعبه دنده هاي دستي به سه گروه کلي تقسيم مي شوند:

-  Sliding mesh type Gearbox

-  Constant mesh type Gearbox

-  Synchromesh type Gearbox

Sliding Mesh Type Gearbox

اين جعبه دنده ها از قديميترين و ساده ترين انواع جعبه دنده ها هستند که درگيري دنده ها در آنها توسط جابجا کردن دنده ها ايجاد مي شود. اين جعبه دنده ها در واقع شامل دو رديف شفت مي باشند :  شفتي که از طرف کلاچ مي آيد و خود شامل دو قسمت است؛ يکي که کاملاً ثابت مي باشد و در واقع محور ورودي است بنام محور اصلي ( primary shaft ) و شفت ديگري که در امتداد آن اما بصورت جداگانه و متحرک قرار دارد و بنام splined mainshaft خوانده مي شود و عمل تعويض دنده نيز با جابجايي اين شفت صورت مي گيرد.  شفتي پاييني که بنام محور ثانويه ( lay shaft )  خوانده مي شود و بسته به نوع جعبه دنده، تعدادي دنده بر روي آن قرار مي گيرد. اين شفت توسط درگيري بين دو دنده به طور دائم در ارتباط با محور اصلي است
هنگامي که گشتاور از طريق درگيري يک جفت دنده از محور اصلي به محور ثانويه منتقل مي شود، با توجه به نسبت تعداد دنده ها يک کاهش دور در آن ايجاد مي شود. حاصلضرب اين کاهش دور در کاهش دور ناشي از درگيري دو چرخ دنده نهايي، نسبت کاهش دور اصلي ناشي از يک دنده خاص را به ما مي دهد.



نحوه درگيري دنده ها و همچنين محاسبه کاهش نسبت دور را براي دنده هاي مختلف در شکلهاي2-2 مشاهده مي کنيد





Constant Mesh Type Gearbox

در اين نوع از جعبه دنده ها بر خلاف حالت قبل همه دنده ها با هم درگير هستند، اين عمل باعث عملکرد آرام و بدون صداي اين دنده ها مي شود، چرا که عمده صدا در سيستم جعبه دنده اي قبلي ناشي از جازدن دنده ها بود. علاوه بر آن، در اين سيستم چون دنده ها هميشه با هم درگير هستند    مي توان از دنده هاي مارپيچي (هليکالي) استفاده نمود که اين خود نيز در کاهش صدا و عملکرد
نرمتر جعبه دنده موثر است. در اين نوع از جعبه دنده ها محل و نحوه قرارگيري دنده ها بر روي محورهاي اصلي و ثانويه همانند حالت قبلي است، ولي در اينجا هر دنده روي محور اصلي با دنده متناظر روي محور ثانويه درگير است. بنابراين در اين حالت بدون توجه به اينکه اتومبيل در چه دنده اي قرار دارد، در هر حال تمام دنده ها در حال چرخش هستند، اما تنها يکي از اين دنده هاي در حال چرخش است که مي تواند به تناسب شماره دنده مورد نياز با محور اصلي کوپل شود و آنرا به حرکت درآورد. اولين دنده روي primary shaft  و نيز تمامي دنده هاي روي lay shaft با محور خود کاملاً فيکس هستند و امکان جابجايي نسبت به محور را ندارند. اما دنده هاي روي splined main

shaft بر روي بلبرينگهايي سوار هستند و نسبت به محور خود در حال چرخشند و تنها يک دنده است که توسط مکانيزمي به محور کوپل مي شود. اين مکانيزم sliding dog clutch نام دارد که روي محور ثانويه هزارخار شده است. با انتخاب دنده مورد نظر زبانه هاي روي dog clutch مربوط به آن دنده خود را با دنده درگير مي کند و با اين عمل، دنده مورد نظر با محور خود قفل مي شود و در واقع نسبت انتقال دلخواه را براي ما فراهم مي گرداند



شکل2-3 Constant mesh type Gearbox
 

در اين نوع از جعبه دنده ها براي درگيري بهتر زبانه  dog clutchو دنده لازم است که سرعت آنها با هم برابر باشند. براي تحقق نسبي اين امر در اين نوع سيستم جعبه دنده اي از double declutching استفاده مي شود. بدينگونه که بار اول که کلاچ گرفته مي شود، ارتباط موتور با جعبه دنده قطع مي شود. پس فشار از روي زبانه هاي dog clutch برداشته مي شود تا بتوان آن را به حالت خلاص
منتقل کرد. بعد با رها کردن کلاچ، موتور را به سرعت مناسب مي رسانيم. منظور از سرعت مناسب، دور موتوري است که با دنده بعدي تناسب دارد. يعني کاري مي کنيم که زبانه هاي dog clutch و چرخ دنده اي که مربوط به دنده بعدي است با سرعت يکساني بچرخند تا زبانه ها بتوانند در چرخ دنده جفت شود. حالا مجبوريم  يک بار ديگر کلاچ را فشار دهيم تا اين زبانه ها و دنده جديد با هم درگير شوند.
بنابراين در اين حالت براي تعويض دنده راننده ابتدا بايد دنده را خلاص کند و سپس با کلاچ گيري دوباره دنده بعدي را انتخاب نمايد.

 

شکل2-4 Dog clutch در حالت آزاد و درگير با دنده ها

 

Synchromesh Type Gearbox

 در اين نوع جعبه دنده نيز همانند حالت قبل دنده هاي روي شفت اصلي با دنده مربوطه روي شفت ثانويه در حالت درگيري دائم هستند. دنده هاي روي شفت ثنويه روي محور ثابت و دنده هاي روي شفت اصلي توانايي گردش آزادانه حول محور خود را دارند. از اين لحاظ نيز، اين نوع جعبه دنده همانند جعبه دنده هاي constant mesh هستند، اما نکته اي که در اينجا وجود دارد استفاده از سيستم هم سرعت کننده (synchronizer) در اين نوع جعبه دنده ها مي باشد که در اين حالت لزوم جعبه دنده به double declutching را از ميان مي برد. با استفاده از اين سيستم همسرعت کننده در اين جعبه دنده ها، عمل تعويض دنده براحتي و بدون سروصداي ناشي از بهم خوردن دنده ها صورت خواهد گرفت. شکل2-5


شکل2-5 Synchromesh type gearbox 

 اگر جعبه دنده در وضعيت خلاص باشد توان انتقال نمي دهد. در اين حالت هيچ يک از چرخدنده هاي روي محور خروجي به آن قفل نمي شوند. در هنگام تعويض دنده، چرخدنده ها با عمل کشويي به محور قفل مي شوند. خود کشوييها نيز توسط هزار خار به محور خروجي متصلند و با آن مي چرخند. ماهک روي کشويي در شيارهاي غلاف کشويي جفت مي شود. وقتي راننده دسته دنده را جابجا مي کند، اين حرکت از طريق ميله بندي به ماهک روي کشويي منتقل مي شود. ماهک، غلاف کشويي را به حرکت در مي آورد و غلاف چرخدنده مورد نظر را روي محور قفل مي کند. به کمک کشويي مي توان کاري کرد که چرخدنده ها و غلافهاي کشويي در حوالي زماني که بايد با هم درگير شوند، با سرعت برابر بچرخند. وقتي اين سرعتها با هم برابر باشند، چرخدنده ها به نرمي درگير مي شوند. کشوييها، مخروطهاي هماهنگ کننده اي روي چرخدنده ها و نيز روي دنده برنجي دارد که در واقع کار يک کلاچ کوچک را انجام مي دهند. مغزي کشويي با هزار خار به محور خروجي جعبه دنده متصل است. غلاف کشويي روي مغزي کشويي جفت مي شود. (شکل2-6



شکل2-6 شکل يک دنده بهمراه اجزاي هم سرعت کننده مربوط به آن

عمل همسان سازي سرعت طي سه مرحله صورت مي گيرد:
وقتي دنده عوض مي کنيم، غلاف کشويي به طرف چرخدنده مورد نظر مي رود. اين غلاف روي خارهاي مغزي کشويي مي لغزد و خارهايي را با خود جابجا مي کند. اين خارها نيز به دنده برنجي نيرو وارد مي کنند و آن را  به طرف چرخدنده مورد نظر مي رانند، در نتيجه سطح مخروطي دنده برنجي با سطح مخروطي چرخدنده تماس پيدا مي کند. اصطکاک بين آنها سبب يکسان شدن سرعت و هماهنگي در چرخششان مي شود. وقتي دنده هاي خارجي دنده برنجي و چرخدنده با يک سرعت مي چرخند، غلاف کشويي روي آنها مي لغزد. درنتيجه چرخدنده به محور قفل و تعويض دنده انجام مي شود. توان از اين چرخدنده از طريق غلاف کشويي و مغزي کشويي به محور منتقل مي شود. شکل2-7


شک2-7 عمل سيستم همسرعت کننده

سالها پيش جعبه دنده هاي دستي چهار دنده بودند و دسته دنده درکف اتاق قرار داشت؛ جاييکه راننده براحتي به آن دسترسي داشت. انتهاي جعبه دنده به مکانيسم تعويض دنده متصل مي شد. پس از آن دسته دنده را به لوله فرمان منتقل کردند؛ جاييکه بيشتر در دسترس راننده بود. بااين تغيير جاي پاها در صندلي جلو نيز وسيعتر شد. امروزه دسته دنده دوباره در کف اتاق نصب مي شود.
درواقع اغلب اوقات دسته دنده بخشي از کنسول مياني است. براي اتصال دسته دنده به جعبه دنده از ميله بنديهاي با آرايش مختلف استفاده شده است. طرز کار تمام اين ميله بنديها اساساً يکي است. براي عوض کردن دنده بايد دو حرکت به دسته دنده اعمال کرد. در اولين حرکت ماهک روي کشويي و کشويي مربوط به چرخدنده مورد نظر انتخاب مي شود. حرکت دوم سبب مي شود که ماهک روي
کشويي، غلاف کشويي را به حرکت در آورد. در نتيجه حرکت اخير، چرخدنده مورد نظر به محور اصلي قفل مي شود. شکل2-8

 


شکل2-8 مکانيسم تعويض دنده 

در شکل2-9 نمونه اي از ميله بندي تعويض دنده مربوط جعبه دنده طولي پنج و شش سرعته اتومبيل فورد را مشاهده مي کنيد



شکل2-9 ميله بندي تعويض دنده فورد

جعبه دنده 2

دنده هاي کمکي splitter change & range change

براي خودروهاي نسبتاً سبک با وزن حدود يک تن که نسبت قدرت به وزن بزرگي دارند، يک جعبه دنده 4 سرعته يا 5 سرعته معمولي جوابگوي اتومبيل در عملکرد صحيح خود مي باشد. اما براي خودروهاي سنگيني که بارهاي بزرگي را تحمل مي کنند و نسبت قدرت به وزن بسيار پاييني دارند، استفاده از اين جعبه دنده ها به تنهايي نمي تواند گزينه مناسبي باشد. تحت چنين شرايط عملکردي اگر فاصله نسبت انتقال دنده ها خيلي زياد باشد، در حين تعويض دنده دور موتور به شدت افت مي کند و بازيافت گشتاور دوباره موتور به کندي صورت مي گيرد؛ بنابراين براي کمتر کردن اثرات ناشي از اين افت دور در هنگام تعويض دنده به فاصله هاي کوچکتري از اختلاف افزايش نسبت دنده اي نياز است. با دو برابر کردن تعداد نسبت دنده ها اثرات افت دور موتور در حين تعويض دنده کاهش مي يابد.جهت تحقق اين امر و افزايش تعداد نسبت انتقال مي توان از تعداد چرخدنده هاي بيشتر با نسبت انتقالهاي گوناگون در گيربکس استفاده کرد، اما استفاده از اين روش به بزرگ و سنگين شدن جعبه دنده مي انجامد. براي جلوگيري از اين امر يک جعبه دنده کوچک دو وضعيتي را به صورت سري با جعبه دنده معمولي 4 سرعته، 5 سرعته و ... قرار مي دهند. استفاده از اين جعبه دنده کمکي به اين ترتيب تعداد نسبت انتقال را در جعبه دنده هاي معمولي دو برابر مي کند. در وضعيتهاي بسيار خاص مي توان از جعبه کمکي سه وضعيته استفاده کرد، در اين صورت تعداد دنده هاي جعبه دنده معمولي تا سه برابر افزايش مي يابد که در اينگونه کمکيها معمولاً يکي از نسبتهاي انتقال بسيار کم در نظر گرفته مي شود.

جعبه دنده هاي کمکي مي توانند به دو صورت قبل يا بعد از جعبه دنده اصلي قرار گيرند که طراح با توجه به شرايط مورد نظر خودرو آن را برمي گزيند :

Splitter gear change :
 در نوع جعبه دنده، جعبه دنده کمکي قبل از جعبه دنده اصلي قرار مي گيرد. در اين حالت جعبه دنده کمکي دو حالت دارد، حالت اول که نسبت انتقال مستقيم است و گشتاور ورودي از موتور بدون تغيير به جعبه دنده اصلي مي رسد و حالت دوم که نسبت انتقال ناشي از اين دنده تقريباً 1 : 4/1 – 2/1 است. شکل2-10




شکل2-10 جعبه دنده کمکي از نوعSplitter  و ترتيب تعويض دنده ها در اين نوع جعبه دنده

Range gear change :
در اين نوع جعبه دنده، جعبه دنده کمکي بعد از جعبه دنده اصلي قرار مي گيرد. جهت تعويض دنده در اين نوع جعبه دنده ها ابتدا دنده کمکي را در حالت low قرار داده و دنده هاي اصلي را به ترتيب تغيير مي دهيم، سپس دنده کمکي را در حالت انتقال مستقيم يا high قرار داده و دوباره دنده هاي اصلي را به ترتيب عوض مي کنيم. شکل2-11




شکل2-11 جعبه دنده کمکي از نوعrange   و ترتيب تعويض دنده ها در اين نوع جعبه دنده

هر دو نوع جعبه دنده هاي splitter و change مي توانند به صورت چرخدنده هاي ساده يا خورشيدي باشند. همچنين برخي از جعبه دنده ها در صورت نياز مي توانند از جعبه دنده هاي splitter و change به صورت همزمان استفاده کنند.

 ( PTO )  Power take-off

PTO در واقع مکانيزمي است که تعدادي شفت محرک را براي بکار انداختن تجهيزات کمکي در برخي از خودروهاي خاص فراهم سازد. اين شفتها مي توانند نيروي محرک  خود را از موتور و توسط دنده هاي تايمينگ سر ميل لنگ بگيرند؛ اما معمولاً در اکثر سيستمها اين نيرو را از قسمتي از جعبه دنده مي گيرند. کابردهاي مرسوم PTO ها شامل موارد زير هستند؛ مانند : پمپهاي هيدروليکي، کمپرسورها، ژنراتورها، بالابرها، جرثقيل ها، چرخ لنگرهاي دوار، قرقره هاي شيلنگ آتش نشاني، دستگاههاي مخلوط کننده، تيغه هاي ماشين برف روب و ديگر مکانيزمهاي مکانيکي که به منبع جداگانه اي از قدرت محرکه نياز دارند.

قدرت محرک PTO  مي تواند توسط يکي از دنده هاي روي lay shaft  فراهم شود و يا اينکه شفت مربوطه مستقيماً به انتهاي lay shaft متصل شود و چرخش خود را يکسره از خود شفت بگيرد. (شکل2-12( PTO ها بسته به نوع استفاده مي توانند به صورت تک سرعته يا دو سرعته کار کنند. در واقع سيستمي مانند جعبه دنده هاي کمکي در اين مورد نيز مورد استفاده قرار مي گيرد که فراهم آورنده دو سرعت متفاوت مي باشد. جهت دستيابي به سرعت دلخواه شفت نسبت دنده ها در اين مورد نيز مي تواند به صورت دلخواه انتخاب شوند.



شکل2-12 جعبه دنده بهمراه PTO هايي که قدرت خود را از دنده ها مي گيرند.

 
اوردرايو (Over drive)

وقتي جعبه دنده هاي استاندارد را در دنده بالا قرار مي دهيم، نسبت انتقال يك به يك است. در جاده هاي سرازيري در صورتيكه موتور اتومبيل قدرت كافي را داشته باشد و سرعت نيز در حد معقولي باشد موتور قادر خواهد بود كه اتومبيل را با نسبت تبديل كمتر از واحد نيز به حركت در آورد. براي اين منظور در گيربکس بعضي از اتومبيل ها وسيله اي بنام اوردرايو پيش بيني شده است. اوردرايو
يا فوق سرعت يك سيستم مكانيكي است كه به انتهاي جعبه دنده هاي معمولي بسته مي شود. محور خروجي جعبه دنده محور ورودي اوردرايو را به حركت در مي آورد. اوردرايو شامل يك مجموعه دنده سياره اي است که بوسيله آن مي توان نسبت تبديل پايين تر از يک را بدست آورد.

يكي از مزاياي مهم اوردرايو آن است كه با استفاده از آن مي توان با ثابت نگهداشتن سرعت اتومبيل، دوران موتور آنرا تا حدود 30 درصد تنزل داد. طبعاً استفاده از اوردرايو سبب کاهش مصرف سوخت در ماکزيمم سرعت مي شود. اوردرايو با توجه به صحت عوامل زير عمل رضايت بخشي را ارائه خواهد كرد :

1- موتور اتومبيل قدرت كافي را داشته باشد.

2- سرعت اتومبيل در حد كافي باشد.

3- جاده تقريباً مسطح يا سرازير باشد


شکل2-13 اثرات اوردرايو بر روي عملکرد موتور

استفاده از اوردرايو به خودي خود موجب تضمين سرعت حداكثر نخواهد بود. با افزايش سرعت اتومبيل مقاومت باد به سرعت زياد مي شود. در سرعت هاي خيلي زياد اثرات مقاومت ناشي از باد را مي توان با اثر بازدارندگي در يك سربالايي شيب تند قابل قياس دانست. در اين موقع است كه ديگر نمي توان دنده بالا يا اوردرايو را يك امتياز محسوب آورد و بايستي براي كار صحيح موتور اتومبيل را به يك دنده پايين تر منتقل ساخت. در شکل 2-13 نمودار مربوط به اثرات اوردرايو بر روي عملکرد موتور مي توان مشاهده کرد. ملاحظه مي شود که از اثرات اوردرايو کاهش مصرف سوخت و همچنين افزايش گشتاور موتور در ماکزيمم سرعت مجاز است. براي فراهم کردن چنين شرايطي و اضافه کردن اوردرايو به جعبه دنده هاي معمولي معمولاً از ترکيبهاي چرخدنده هاي سياره اي استفاده مي کنند. يک مجموعه خوشيدي يا سياره اي شامل يک دنده خورشيدي يا دنده مرکزي است که با دنده هاي هرز گرد سياره اي يا پينيونها که روي محور نگهدارنده يا بازو قرار گرفته اند، احاطه شده است؛ حرکت دوراني مي کنند و بطور دائم درگير مي باشند. پينيونها نيز در داخل دنده داخلي يا رينگ (به اين دليل به اين نام خوانده مي شود که محيط دايره از داخل دندانه دار شده است) احاطه شده و بطور دائم با اين دنده هاي سياره اي در گير مي باشند. شکل2-14



شکل2-14 نمونه ساده اي از چرخ دنده سياره اي واجزاي آن   

اگر يک عضو از مجموعه چرخدنده سياره اي ثابت نگهداشته شود و عضو ديگر بچرخد، حاصل کار افزايش سرعت، کاهش سرعت يا چرخش معکوس خواهد بود. نتيجه کار بستگي به اين دارد که کدام عضو ثابت مانده و کدام عضو بچرخد.در صورت عدم نياز به اوردرايو مي توان آنرا در وضع قفل شده قرار داد. وقتي دو قسمت از مجموعه دنده سياره اي بهم قفل شوند، مجموعه قادر به تغيير گشتاور يا دوران نبوده و همه آن به صورت يك واحد يكپارچه دوران خواهد كرد

کلاچ

(به انگلیسی: Clutch) نام یکی از قطعات خودرو است. ریشه لغوی کلاچ یک کلمه انگلیسی است و به معنی اتصال است. لیکن معنی مصطلح آن به وسیله‌ای اطلاق می‌گردد که عمل اتصال یا قطع کردن را انجام می‌دهد.

کلاچ دستگاهی است که به وسیله آن راننده هر زمان که بخواهد می‌تواند موتور را از جعبه‌دنده جدا نماید، یعنی موتور بچرخد بدون اینکه دنده‌ها در جعبه‌دنده بچرخند و در نتیجه خودرو حرکت نماید.

کاربرد کلاچ در مواقع تعویض دنده یا متوقف کردن خودرو است آن هم برای اینکه موتور خاموش نشود.

دستگاه کلاچ به وسیله پدال کلاچ که زیر پلی چپ راننده قرار گرفته بکار می‌افتد. برای بکار انداختن کلاچ، راننده می‌بایست با پای چپ پدال کلاچ را تا انتها فشار بدهد.

به هنگام حرکت دادن خودرو پس از آنکه دنده یک شده شد، بایستی پا خیلی آرام از روی پدال کلاچ برداشته شود تا از جستن خودرو به جلو جلوگیری شود.

به حالتی که کلاچ گرفته می‌شود حالت خلاصی و به حالتی که کلاچ رها می‌شود حالت درگیر شدن کلاچ گفته می‌شود

مفهوم کلی کلاچ در واقع یک وسیله قطع کردن و یا وصل کردن است که در سیستم‌های انتقال نیرو بکار می‌رود. اصولاً در سیستم‌های انتقال نیرو، توان و نیروی تولید شده در موتور برای استفاده به شکلی دیگر و یا استفاده در جایی دیگر نیاز به جابه جایی و انتقال دارد. حال برای آنکه بتوان بر روی این انتقال نیرو کنترلی را اعمال کرد. ساده‌ترین راه استفاده از یک کلاچ است تا هر زمان که نیاز به توقف انتقال نیرو باشد، این عمل انجام پذیرد و یا بالعکس. بارزترین کاربرد کلاچ که بهترین مثال آن نیز هست، استفاده از کلاچ در اتومبیل‌ها و وسایل نقلیه دیگر است.

آنچه بیان شد، ساختار ساده و اساس کار یک کلاچ صفحه‌ای است. که در بیشتر اتومبیل‌ها و خودروها بکار گرفته می‌شود. که یک اتصال اصطکاکی میان موتور اتومبیل به عنوان منبع تولید توان و جعبه دنده اتومبیل برقرار می‌کند. در حالی که کلاچ اتومبیل درگیر است توان از موتور به جعبه دنده و از آنجا به چرخها انتقال می‌یابد. لیکن گاهی لازم می‌شود که دنده مورد استفاده در جعبه دنده ماشین بر حسب شرایط جاده و سرعت حرکت ماشین تغییر کند. برای آنکه بتوان این تغییر را به راحتی انجام داد، ابتدا لازم است که توان را از چرخ دنده‌های موجود در جعبه دنده قطع کرد. در این زمان است که کلاچ بکار گرفته می‌شود. برای قطع کردن این ارتباط توانی میان جعبه دنده و موتور از کلاچ استفاده می‌شود. این کار برای راننده اتومبیل می‌تواند به راحتی فشار دادن یک پدال به کمک پای خویش باشد. لیکن فشار دادن این پدال پایی باعث فاصله گرفتن محور جعبه دنده از صفحه در حال چرخش موتور (فلایویل) خواهد همانطوری که در مثال ذکر شده توضیح داده شد، بوجود آمدن فاصله، معادل است با قطع ارتباط و انتقال توان. در این حالت راننده برای مدت کوتاهی پدال کلاچ را نگه می‌دارد و در حالی که جعبه دنده تحت هیچ نیروی خاصی قرار ندارد دنده مناسب را انتخاب کرده و جعبه دنده را در آن دنده مطلوب قرار می‌دهد و سپس پدال کلاچ را رها می‌کند. در این حالت انتقال توان از موتور به جعبه دنده دوباره از سر گرفته خواهد شد.

کلاچ و فلایویل و اصطکاک

مقدمه اى  بر چگونگى کار کردن کلاچ ها:

اگر يک اتومبيل با انتقال دستى را مى رانيد ، ممکن است از درک اينکه بيش از يک کلاچ دارد تعجب کنيد . و اين موضوع را که فقط اتومبيل هاى ما انتقال اتوماتيک چند کلاچ دارند را تغيير مى دهد . در واقع کلاچ هايى در بسيارى از چيزهايى که احتمالا همه روزه مى بينيد يا استفاده مى کنيد وجود دارد : بسيارى از مته هاى بدون محور يک کلاچ دارند ، اره هاى زنجيرى يک کلاچ سانتريفوژى و حتى yo-yos (یویو!) يک کلاچ دارند

 

در اين مقاله ياد خواهيد گرفت که چگونه نياز به يک کلاچ داريد ، چگونه کلاچ اتومبيل تان کار مى کند و بعضى مطالب جالب و شايد تعجب آور در رابطه با کلاچها را درک کنيد .

کلاچ ها در ابزارهايى که دو ميله ( شَفت ) غلتنده دارند مفيدند در اين ابزارها ، يکى از ميله ها ( شفت ها ) نوعا توسط يک موتور يا کشنده حرکت مى کند و شفت ديگر ابزار ديگرى را به حرکت وا مى دارد . مثلا در يک مته ، يک شفت توسط يک موتور حرکت داده مى شود و ديگرى يک گيره مته را به حرکت وا مى دارد . کلاچ دو شفت را به نوعى که ميتوانند با يکديگر بلوکه شوند و با يک سرعت بچرخند متصل مى کند يا اينکه جدا شوند و با سرعتهاى متفاوت بچرخند .

کلاچ اوليه

در يک اتومبيل نياز به يک کلاچ داريد زيرا موتور همه وقت مى چرخد اما چرخهاى اتومبيل اينطور نيستند . براى اينکه يک اتومبيل بدون خاموش کردن موتور بايستد ، چرخها نياز دارند تا از موتور به نحوى جدا شوند . کلاچ به ما اجازه مى دهد به نرمى يک موتور چرخشى را به يک انتقال غير چرخشى توسط توسط کنترل کردن شيب بين آنها ترغيب کنيم .

براى درک کردن اينکه کلاچ ها چطور کار مى کنند ، کمک مى کند که کمى دربارة اصطکاک بدانيم که يک معيار درباره اينکه چگونه سخت است که يک شئ روى ديگرى بلغزد . اصطکاک توسط پستى ها و بلندى هايى که بخشى از هر سطح هستند حاصل مى شود . حتى سطوح بسيار نرم نيز  پستى و بلندى هاى ميکروسکوپى دارند .

هر قدر اين پستى بلندى ها بزرگ باشد لغزيدن شئ سخت تر است . شما مى توانيد در  چگونه ترمز ها کار مى کنند  بيشتر بياموزيد .

يک کلاچ به دليل اصطکاک بين يک صفحه کلاچ و يک چرخ طيار  فلایویل   کار ميکند . ما به چگونگى کار کردن اين بخشها در بخش بعدى خواهيم پرداخت .

فلایویل، صفحات کلاچ و اصطکاک

در يک کلاچ اتومبيل ، يک فلایویل  به موتور متصل مى شود و يک صفحه کلاچ به محور انتقال متصل مى شود . مى توانيد ببينيد که در شکل زير چطور به نظر مى رسند .

نگاهی به کار يک کلاچ

 وقتى پاتيان را ا کلاچ بر مى داريم ، فنرها فشار را به ديسک کلاچ منتقل مى کنند که در عوض به فلایویل  فشار مى آورد . اين موتور را به شفت ورودى انتقال قفل مى کند که باعث مى شود در همان زمان با سرعت یکسان بچرخند .

مقدار نيروى کلاچ مى تواند به اصطکاک صفحه کلاچ و فلایویل  و اينکه فنر چه ميزان نيرو به صفحه فشار وارد مى کند بستگى دارد . نيروى اصطکاک در کلاچ دقيقا مانند بلوکهاى در بخش اصطکاک چگونه ترمزها کار مى کنند توصيف شده است مگر اينکه فشارهاى فنر روى صفحه کلاچ در عوض فشار وزن بلوک به درون زمين باشد .

کلاچ چگونه ( منتقل شده ) و آزاد مى شود

وقتى پدال کلاچ فشرده شود ، يک کابل يا پيستون هيدروليک به چنگک آزادسازى فشار مى آورد که بخش بيرون انداختن را در برابر وسط فنر ديافراگم فشار مى دهد . همان طور که وسط فنر ديافراگم فشرده مى شود يک مجموعه از پين هاى نزديک خارج فنر باعث مى شوند که فنر صفحه فشار را از ديسک کلاچ دور مى کند . ( به عقب مى کشد ) ( شکل زير را ببينيد ) . اين کلاچ را از موتور چرخشى جدا مى کند . فنرها را در صفحه کلاچ به ياد داشته باشيد . اين فنرها به جداسازى ( محور ) انتقال از شوک آزاد شدن کلاچ کمک مى کند .

اين طراحى معمولا به خوبى کار مى کند اما بازگشت به عقب هاى کمى دارد . ما به مشکلات متداول کلاچ و ديگر کاربردهاى کلاچها در بخشهاى بعدى خواهيم پرداخت .

مشکلات متداول

از دهه 1950 تا دهة 1970 ، مى توانستيد 50000 تا 70000 مايل با کلاچ تان کار کنيد . کلاچ ها اکنون مى توانند براى 80000 مايل کار کنند اگر آنها را به طور ملايم استفاده کرده و به خوبى نگه دارى کنيد . اگر مراقب آنها نباشيد کلاچها مى توانند شروع به شکسته شدن در 35000 مايلى کنند . کاميونهايى که پيوسته اضافه بار دارنند يا مکررا بارهاى سنگين حمل مى کنند نيز مى توانند مشکلاتى با کلاچ هاى نسبتا جديد داشته باشند .

متداول ترين شکل کلاچ ها اين است که مادة اوليه اصطکاک روى ديسک پاک مى شود . ماده اصطکاکى روى يک ديسک کلاچ بسيار شبيه به مادة اصطکاکى است که روى پد هاى يک ديسک ترمز يا جا پاهاى يک درام ترمز است که پس از مدتى پاک مى شود وقتى که بيشتر يا همة مادة اصطکاکى از بين رفت کلاچ شروع به لغزش مى کند و بالاخره هيچ نيرويى را از موتور به چرخ ها منتقل نخواهد کرد .

کلاچ تنها پوشش دارد مادامى که ديسک کلاچ و فلایویل  با سرعت هاى متفاوتى بچرخند . وقتى به يک ديگر قفل شدند ، مادة اصطکاکى به سختى در برابر فلایویل  نگه داشته مى شود و آنها به طور هم زمان مى چرخند . اين فقط وقتى رخ مى دهد که ديسک کلاچ در برابر فلایویل  مى لغزد که پوشش دهى رخ مى دهد .

گاهى اوقات مشکل با لغزش نيست اما با چسبيدن است . اگر کلاچ شما بخوبى آزاد نشود به چرخاندن شفت ورودى ادامه خواهد داد . اين موضوع مى تواند باعث خوردگى شود يا به طور کامل از جا خوردن دندة اتومبيل تان جلوگيرى کند .

برخى دلايل معمول که يک کلاچ بچسبد عبارت اند از :

·   کابل کلا کشيده شده يا شکسته – کابل نياز به ميزان صحيحى براى فشار دادن و کشيدن کارا دارد .

·   سيلندرهاى کلاچ اصلى و يا فرعى آسيب ديده يا نشتى دار – نشتى ها سيلندرها را از ايجاد مقدار لازم فشار باز مى دارد .

·   هوا در خط هيدروليک – هوا به هيدروليک ها با گرفتن فضاى مورد نياز سيال براى ايجاد فشار تأثير مى گذارد .

·   پيوند بد تنظيم شده – وقتى پاى شما بر پدال ضربه وترد مى کند ، پيوند مقدار اشتباهى از نيرو را انتقال مى دهد .

اجزاء کلاچ بد منطبق شده : بخشهاى موجود در بازار با کلاچ شما منطبق نيستند .

يک کلاچ « سخت » نيز يک مشکل متداول است . همه کلاچ ها به ميزانى از نيرو براى کاملا فشرده شدن نياز دارند . اگر نياز به فشار زيادى بر روى پدال داريد ممکن است چيزى اشتباه باشد . چسبيدن يا پيوند در پيوند پدال ، کابل ، شفت متقاطع يا ساچمه علل متداول اند . گاهى اوقات يک بلوکه شدن يا درز پوشيده شده در سيستم هيدروليک نيز مى تواند باعث يک کلاچ سخت شوند .

ديگر مشکل مربوط به کلاچ ها قسمت بيرون انداختن پوشيده است که گاهى اوقات يک قسمت آزاد سازى کلاچ ناميده مى شود . اين قسمت نيرو را به انگشت هاى صفحه فشار چرخشى براى آزاد سازى کلاچ به کار مى برد . اگر صداى ترسناکى را هنگام چسبيدن کلاچ مى شنويد ممکن است مشکلى با بيرون انداختن داشته باشد .

تست تشخيص کلاچ

اگر متوجه شديد که کلاچ شما مشکل دارد در اينجا يک تست تشخيص خانگى که هر کسى مى تواند انجام دهد وجود دارد :

1.    اتومبيل تان را استارت بزنيد Parking break را تنظيم کنيد و در حالت خنثى قرار دهيد .

2.  با خاموش کردن اتومبيل تان به صداى آن بدون فشردن کلاچ گوش کنيد اگر چيزى مى شنويد به احتمال زياد مشکل با ( محور ) انتقال است . اگر صدايى  نمى شنويد به مرحله 3 برويد .

3.  وقتى اتومبيل هنوز خنثى است ، فشردن کلاچ را آغاز کنيد و به صدا گوش دهيد . اگر يک صداى جير جير را هنگام فشار دادن مى شنوى ، به حتمال زياد مربوط به آزاد سازى کلاچ يا bearing دور انداختن است . اگر صدايى نشنيديد به مرحله 4 برويد .

4.  کلاچ را تا ته فشار دهيد . اگر صداى فش فش شنيديد ، احتمالا تحمل کننده يا ساچمه يا احتمال اشکال بوش پايلوت است .

اگر هيچ صدايى را در خلال اين 4 مرحله نشنيديد مشکل تان احتمالا کلاچ نيست . اگر در حالت توقف صدا شنيديد و وقتى که کلاچ فشرده شد از بين رفت ممکن است موضوع مربوط به نقطة تماس بين چنگک و ساچمه( FORK & PIVOT BALL)  باشد .

در بخش بعدى برخى انواع مختلف کلاچ ها و چگونگى کارکرد آنها را بررسى خواهيم نمود

 

انواع کلاچ ها:

انواع زيادى از کلاچ ها در اتومبيل و گاراژتان وجود دارد .

يک ( محور ) انتقال اتوماتيک شامل چندين کلاچ است . اين کلاچ ها مجموعه هاى مختلفى از چرخ دنده هاى سياره اى را به هم چسبانده و از هم جدا مى کنند . هر کلاچ با استفاده از سيال هيدروليک فشرده شده به حرکت در مى آيد . وقتى فشار پايين مى ايد ، فنر باعث آزاد شدن کلاچ مى شود . حتى لبه هاى فضا دار که نوار باريک ناميده شده ، خط درون و برون کلاچ درون چرخ دنده ها وميزبانى کلاچ قفل مى شود . مى توانيد در يک ( محور ) انتقال اتوماتيک چگونه کار مى کند بيشتر بخوانيد .

يک کمپرسور تهويه مطبوع در يک اتومبيل يک کلاچ الکترو مغناطيسى دارد اين اجازه مى دهد که کمپرسور حتى در حالى که موتور کار مى کند خاموش شود . وقتى جريان از طريق يک سيم پيچ مغناطيسى در کلاچ انتقال مى يابد کلاچ مى چسبد . به محض اينکه جريان متوقف مى شود از قبيل وقتى که تهويه مطبوع را خاموش مى کنيد ، کلاچ جدا مى شود .

بيشتر اتومبيل هايى که يک فن خنک کننده موتورى يک کلاچ ويسکوز کنترل شده به صورت ترواستاتيکى دارد – دماى سيال واقعا کلاچ را به حرکت در مى آورد اين کلاچ در کنار فن قرار دارد و جريان هوا از طريق رادياتور مى آيد . اين نوع کلاچ بسيار شبيه به تزويج و سيکوز که گاهى اوقات در اتومبيل هايى که همه چرخهاى آن رانشگر دارند يافته مى شود . سيال در کلاچ همچنان که آن گرم مى شود ضخيم تر مى شود که باعث مى شود فن با چرخش موتور سريعتر بچرخد . وقتى اتومبيل سرد است ، سيال در کلاچ سرد باقى مى ماند و فن به آرامى مى چرخد ، اجازه مى دهد که موتور به سرعت گرم مى شود و به دماى عملياتى مناسبش مى رسد .

بسيارى از اتومبيل ها ديفرانسيل هاى شيب محدود يا تزويج و سيکوز دارند که هر دوى آنها کلاچ را براى افزايش کارايى بکار مى برند . وقتى اتومبيل روشن مى شود ، يک چرخ سريع تر از ديگر چرخ ها مى چرخد که کنترل اتومبيل را سخت مى کنند .  

ديفرانسسيل شيب براى کمک به کلاچ آن ساخته مى شود . وقتى يک چرخ سريع تر از ديگر چرخ ها مى چرخد با چسبيدن کلاچ کند مى شود و منطبق با سه چرخ ديگر مى شود .

رانندگى روى سطح خيس يا لايه يخ نيز مى تواند چرخ ها را بچرخاند . مى توانيد درباره ديفراسيل ها و تزويج و سيکوز در اين بخش مطالب بيشترى بياموزيد .

ديفراسيل چگونه کار مى کند

اره هاى زنجيرى پودر گازى و چمن زن ها و کلاچ هاى سانتريفوژى دارند .

به طورى که زنجير ها يا رشته ها مى توانند بدون اينکه موتور را خاموش کنيد چرخش را متوقف کنند . اين کلاچ ها به طور خودکار از طريق استفاده از نيروى سانتريفوژى کار مى کنند . ورودى به ميل لنگ موتور متصل شده است . خروجى مى تواند زنجير را تسمه يا شفت را به حرکت وادارد . همانطور که دور در دقيقه ها افزايش مى يابند ازو هاى وزن دار مى چرخند و کلاچ را وادار به چسبيدن مى کند . کلاچ هاى سانتريفوژى همچنين اغلب در چمن زن ها ، go-kart ها ، mopod ها و دوچرخه هاى کوچک استفاده مى شوند . حتى برخى یویو ها نيز با کلاچ هاى سانتريفوژى توليد شده اند .

کمپرسور تهویه مطبوع اتومبیل با کلاچ مغناطیسی

منبع:  فردوس، قدرت‌الله: رانندگی اتوموبیل، چاپ یازدهم، تهران، کتابخانه ابن سینا

 

کلاچ

کلاچ اصطکاکی

 کلاچ دستگاهی است که نیروی موتور را از گیربکس قطع یا وصل می کند یا به عبارت ساده تر عمل

کلاچ برای تعویض دنده های گیربکس است این عمل به وسیله پدال که زیر پای چپ راننده قرار دارد

انجام می شود به این ترتیب که با فشار به پدال کلاچ صفحه فلایویل جدا می شود و نیرو به گیربکس

(جعبه دنده) نمی رسد و در نتیجه چرخ های وسیله نقلیه ازاد می شود  بر  عکس بارها کردن کلاچ

صفحه کلاچ به فلایویل می چسبد ونیروی موتور تابع سرعت و قدرت دنده گیربکس می شود قطعات

کلاچ عبارتند از صفحه کلاچ  و دو شاخه  کلاچ و صفحه  فلایویل و  بلبرینگ کلاچ و  اهرم و شاخک ها

صفحه دهنده و دیسک کلاچ که از یک کاسه مانند از نوع چدن تشکیل شده است

همانطور که گفته شد کلاچ  وسیله ای  را برای جدا کردن دستگاه مولد نیرو  و از سایر قسمت های

استفاده از نیرو تامین می کند کلاچ انواع مختلفی  دارد  : یک صفحه ای  و دو صفحه ای و روغنی و

خشک و کلاچ های اتوماتیک قطع کردن نیرو به علل نیرو زیر لازم است

1- گشتاور حاصل از پیستون یک موتور جرقه ای در سرعت خیلی کم صفر بوده و با زیاد شدن سرعت

موتور زیاد می شود تا به حد متوسطی می رسد بنابراین برای وارد کردن گشتاور کافی به قسمت

های به حرکت دراورنده خودرو  (چرخ ها)  در لحظه شروع به حرکت لازم است موتور قبل از انتقال

نیروی خود به قسمت مورد استفاده قرار دهنده نیرو با سرعت کم و بدون بار حرکت کند

2- تعویض دنده ها تقریبا برای  یک راننده در هنگام ارتباط موتور با دستگاه انتقال نیرو و غیره ممکن

است کلاچ باعث قطع شدن انتقال نیرو از موتور به قسمت های حرکت کننده شده و در نتیجه عوض

کردن دنده اسان می شود

3- در هنگام راه اندازی موتور بهتر  است که  گشتاور اینرسی قسمت های دوار را که راه انداز را به

در می اورد به حداقل رساند این  عمل با قطع  کردن قسمت های مورد استفاده قرار دهنده نیرو از

میل لنگ به وسیله کلاچ عملی می شود

 

  صفحه کلاچ

این وسیله سبب به حرکت درامدن سایر قسمت های کلاچ می باشد صفحه کلاچ شامل رویه های

 اصطکاکی (لنت های صفحه کلاچ ) است که به یک صفحه فولادی پرچ شده اند صفحه فولادی حرکت

دورانی را توسط فنرهای پیچشی به صفحه داخلی منتقل می کند صفحه داخلی با محور خروجی از

 موتور که محور ابتدایی دستگاه انتقال حرکت  است  درگیر است رویه های اصطکاکی بین دو عضو

محرک یعنی چرخ طیار و صفحه فشار در اثر نیروی وارد از فنرهای بین روپوش و صفحه فشار کاملا

تحت فشار قرار می گیرد

 

ازاد شدن کلاچ

برای ازاد کردن کلاچ (جدا کردن دستگاه مولد نیرو از دستگاه انتقال نیرو) کاسه ساچمه ازاد کننده

(بلبرینگ کلاچ) به وسیله زائده ای که ان را به پدال کلاچ مربوط  می کند به طرف چپ رانده می شود

حرکت کاسه ساچمه ازاد کننده باعث می شود که اهرم ازاد کننده مانع از فشار دادن  صفحه فشار

شده و فنرها را تحت فشار قرار دهد رویه های اصطکاکی کلاچ (لنت های صفحه کلاچ) دیگر بین چرخ

طیار و صفحه فشار دهنده تحت فشار قرار نمی گیرد عضو به حرکت  درایند یعنی صفحه کلاچ ازاد

خواهد بود که مستقل از اجزای متحرک یعنی چرخ طیار و صفحه فشار می چرخد

 

درگیر شدن کلاچ

به منظور درگیر کردن  کلاچ  (مربوط کردن دستگاه مولد نیرو به دستگاه  انتقال نیرو)  نیروی  وارد به پدال

کلاچ حذف می شود فنرهای صفحه فشار در این موقع سبب فشردن صفحه فشار به رویه های صفحه

کلاچ می شوند بنابراین عضو به حرکت درایند بین دو عضو  متحرک  تحت فشار قرار می گیرد و گشتاور

حاصل از موتور به طور مساوی بین چرخ طیار و صفحه فشار تقسیم می شود و بر اثر نیروی اصطکاکی

مماسی بین اعضای متحرک و عضو به حرکت درایند به دستگاه انتقال نیرو منتقل می شود پمپ کلاچ

برای سهولت کار کلاچ تعبیه شده و دو نوع می باشد یکی پمپ بالا و دیگری پمپ پایین

 

حذف ارتعاش میل لنگ

به علت فاصله زمانی  موجود  بین ضربات قدرت  منطقه  میل لنگ گاهی در میل لنگ ارتعاش های

پیچشی  شدید  به وجود  می اید اگر  این ارتعاش ها  به بدنه  منتقل کننده نیرو منتقل شود صدای

شدیدی تولید شده و دنده نیز به زودی سائیده می شود برای جلوگیری از این وضع بعضی انواع طرح

های حذف کننده ارتعاش لازم است کلاچ بهترین جای تعبیه این طرح هاست این طرح معمولا شامل

فنرهای لوله های و واشرهای اصطکاکی تعبیه شده و در صفحه کلاچ می باشد بنابراین  در هنگامی

که میل لنگ به طور پیچشی ارتعاش دارد حرکت نسبی بین رویه های اصطکاکی و تیغه محوری به

وسیله فنرهای لوله ای امکان پذیر است و نیروی ارتعاشی به وسیله واشر اصطکاکی حذف می شود

 

معایب سیستم کلاچ

1- لرزش اتومبیل هنگام رها کردن کلاچ

به علت خسته شدن و از فنریت افتادن توپی صفحه کلاچ نیروی وارد به صفحه کلاچ خنثی شده و در

نتیجه هنگام حرکت اتومبیل دچار لرزش می شود معیوب بودن فنرهای صفحه فشار دهنده دیسک

هم همین عیب را دارد برای رفع این عیب باید صفحه کلاچ به طور کامل تعویض شود

2- بکسواد کلاچ

 به علت تمام شدن لنت صفحه کلاچ یا چرب شدن لنت کلاچ بکسواد کرده و در نتیجه نیروی موتور

به یکدیگر به طور کامل منتقل نمی شود برای رفع عیب باید اقدام به تعویض لنت و رفع چربی روی

لنت کرد

نکته : عواملی که باعث چرب شدن لنت می شود معیوب شدن کاسه نمد جلو گیربکس و انتهای

میل لنگ است

 

 

منبع : اولین دایره المعارف اتومبیل در ایران جلد3(حسین منوچهر پارسا)

 

ادامه نوشته