◄ كلاچ تر:
ساختار كلي اين كلاچها شبيه كلاچهاي خشك هستند، بجز اينكه در اينجا صفحات اصطكاكي هميشه توسط گردش روغن مرطوب است. اكثر اين نوع كلاچها در كاميونها و ماشينهاي سنگين استفاده مي شود. ساده ترين آن مدل پاششي است كه شبيه كلاچ خشك مي باشد؛ بجز نوع ماده اصطكاكي بكار رفته در صفحه كلاچ و استفاده از نازلهايي كه براي پاشش روغن از آنها استفاده مي شود. (شكل1-14) اين نوع از كلاچهاي تر فقط در كاميونهاي كوچك كاربرد دارند، جاييكه گشتاور مورد نياز را تنها از طريق يك صفحه مي توان منتقل نمود. در اين حالت به علت حضور روغن روي صفحات اصطكاكي ضريب اصطكاك كاهش مي يابد.
مزايا : روغن دائماً جريان دارد و انتقال حرارت سريعتر صورت مي گيرد. صفحه كلاچ مدت زمان لغزش بيشتري را مي تواند تحمل كند. كلاچ عمر بيشتري خواهد داشت و به تعمير و نگهداري كمتري نياز دارد. درگيري و خلاصي نرمتري خواهد داشت .
معايب : به علت ضريب اصطكاك كمتر در شرايط يكسان، ظرفيت انتقال گشتاور حدود %35 كاهش مي يابد. به همين دليل صفحه كلاچ اين كلاچها، كمي آج دار ساخته مي شود.
شكل1-14 كلاچ تر پاششي
◄ عملگرهاي سيستم كلاچ: عملگر كلاچ بايد به نحوه اي عمل كند كه نيروي اندكي را كه توسط پاي راننده به پدال وارد مي شود به نيروي بزرگتري تبديل نمايد تا بتواند سبب جابجايي صفحه فشارنده و در نتيجه صفحه كلاچ گردد. انواع مختلف اين عملگرهاي مورد استفاده در كلاچها شامل اهرم بندي مكانيكي، الكترومغناطيس، هيدروليك، الكترونيك و نيوماتيك (خلاء) مي باشند.
◄ اهرم بندي مكانيكي: در اين نوع از عملگرها بين پدال و انگشتيهاي محرك صفحه فشارنده يك اهرم بندي مكانيكي قرار مي گيرد كه عامل انتقال نيرو از پاي راننده به صفحه كلاچ مي باشد. اين نوع ميله بنديها معمولاً نيروي وارده توسط راننده را 10-12 برابر مي كند. نيروي حاصل از كلاچ گيري بلافاصله پس از فشردن كلاچ توسط لنتها احساس نمي شوند، زيرا در آنها حدود 25 ميليمتر خلاصي در نظر گرفته مي شود. (شكل1-15)
در بسياري از خودروها كه از سيستمهاي مكانيكي بعنوان عملگر استفاده مي كنند، بجاي سيستم ميله بندي اهرمي از سيم استفاده مي كنند. (شكل1-16) از نظر سازندگان، استفاده از ميله بندي سيمي راحت تر از استفاده از ميله بندي اهرمي است. اكثر ميله بنديهاي سيمي بايد بوسيله دست تنظيم شود، اما ميله بندي سيمي خود تنظيم نيز وجود دارد كه در اين نوع به تنظيم مرتب كلاچ نيازي نيست.
شكل1-15 اهرم بندي مكانيكي بعنوان عملگر كلاچ
شكل1-16 عملگر سيمي كلاچ
◄ عملگر الكترومغناطيسي:
اين نوع عملگرها در برخي از اتومبيلها مورد استفاده قرار گرفته است. نمايي از اين نوع عملگر را در شكل 1-17 ملاحظه مي كنيد. A چرخ لنگر و B سيم پيچي است كه درون چرخ لنگر قرار گرفته است. C صفحه كلاچ و D صفحه فشارنده است. سيم پيچ B نيز بوسيله جريان باتري تغذيه مي شود. وقتي كه سيم پيچ تغذيه مي شود، صفحه فشارنده را به طرف خود جذب مي كند و بدين ترتيب كلاچ درگير مي شود. عمل خلاصي كلاچ جهت تعويض دنده نيز توسط سوييچي كه در كنار دسته دنده جاي دارد، صورت مي گيرد؛ بدين ترتيب كه راننده با قطع آن مي تواند جريان ورودي به سيم پيچ را قطع و صفحه كلاچ را از فلايويل جدا كند تا عمل تعويض دنده صورت پذيرد.
شكل1-17 كلاچ با عملگر مغناطيسي
اين نوع عملگرها از لحاظ مكانيزمي به مراتب سيستم ساده تري دارند. براي راننده نيز استفاده از آن بسيار ساده تر است چرا كه ديگر به پدال نيازي ندارد. يكي ديگر از مهمترين مزاياي اين نوع از عملگرها استفاده از آنها در اتومبيلهايي است كه فاصله كابين راننده از كلاچ زياد است. از مهمترين معايب آنها نيز مشكل توليد حرارت زياد در سيم پيچ است كه در نتيجه انتقال چنين حجمي از حرارت مشكل خواهد بود. از طرفي علاوه بر هزينه سيم پيچ، بعلت نوع خاص اين نوع كلاچها بايد تغييراتي روي فلايويل آنها ايجاد شود كه خود مستلزم هزينه بالاتري مي شود.
◄ عملگر هيدروليكي:
اين نوع از عملگرها هنگامي بكار مي روند كه كلاچ در جايي نصب شده باشد كه رساندن ميله يا سيم به آن دشوار باشد و يا هنگاميكه استفاده از عملگرهاي مكانيكي نتواند نيروي لازم براي جابجايي صفحه كلاچ را فراهم آورد مانند سيستم كلاچ اتومبيلهاي پرقدرت. زيرا در اين حالت فنرهاي مجموعه صفحه فشارنده بسيار قوي هستند و فشار دادن پدال كلاچ مستلزم وارد آوردن نيروي زياد است
شكل1-18 عملگر هيدروليكي مورد استفاده در كلاچ
در اين نوع عملگر هنگاميكه راننده پدال را فشار مي دهد، در نتيجه اين كار پمپ هيدروليك مخصوصي كه پشت پدال قرار دارد عمل مي كند و در نتيجه سيال تحت فشار از اين پمپ و از طريق يك لوله وارد پمپي كه پشت صفحه فشارنده قرار دارد مي شود. اين پمپ فشار هيدروليكي را به حركت مكانيكي تبديل مي كند. (شكل1-18) اين سيستم را مي توان بگونه اي طراحي نمود كه با وارد شدن نيروي كمي به پدال كلاچ نيروي زيادي به صفحه فشارنده وارد شود، اين امر با استفاده از پيستون كوچكي در داخل پمپ پشت پدال و به نسبت استفاده از پيستون بزرگتر در پمپ دوم مي تواند صورت گيرد. اين نوع كلاچها تلفات اصطكاكي پدالهاي مكانيكي را ندارند و براي استفاده در خودروهايي كه فاصله زيادي بين كابين راننده و كلاچ دارند مناسب مي باشد. بزرگترين مزيت آن نيز همانطور كه گفته شد امكان ايجاد نيروهاي بزرگتر مي باشد.
◄ عملگر الكترونيكي: اين نوع عملگر در واقع عملگر هيدروليكي است كه به شيوه الكترونيكي كنترل مي شود. اين نوع كلاچ به پدال نياز ندارد. حسگرها اطلاعات لازم درباره دريچه گاز ، موتور ، كلاچ و جعبه دنده را به يك مدول كنترل الكترونيكي مي فرستند. وقتي راننده دنده را جابجا مي كند، مدول كنترل الكترونيكي به دستكاه محرك هيدروليكي سيگنال مي فرستد. اين دستگاه فشار سيال را در سيلندر هيدروليكي كنترل مي كند تا كلاچ را درگير يا خلاص كند. كلاچ به سرعت خلاص مي شود و در حالت خلاص مي ماند تا راننده دسته دنده را رها كند. (شكل1-19) كلاچ خودكار انواع ديگري هم دارد. همه اين كلاچها هنگامي خلاص مي شوندكه واحد كنترل سيگنال مقتضي را به يك كارانداز برقي، هيدروليكي، بادي يا خلاء بفرستد.
شكل1-19 طرح كلاچ الكترونيكي در خودرو
◄ عملگر نيوماتيك ( خلاء ( در نوع از عملگرها قسمتي از خلاء موجود در منيفولد موتور براي عمل كلاچ در نظر گرفته مي شود. در اين سيستم همانطور كه مشاهده مي شود يك منبع توسط يك شير يكطرفه به منيفولد ورودي متصل است و از طرفي ديگر توسط يك عملگر سلنوئيدي به يك سيلندر خلاء وصل مي شود. خود سلنوئيد نيز از طريق يك مدار الكتريكي و باتري تغذيه مي شود. سيلندر خلاء شامل يك پيستون است كه از يكطرف در معرض فشار اتمسفر قرار دارد. اين پيستون توسط ميله اي رابط به كلاچ متصل است و جابجايي پيستون سبب عمل كردن كلاچ مي گردد. در حالت اختناق خلاء كافي در منيفولد ورودي موتور وجود دارد. وقتي شير اختناق بازتر مي شود، فشار منيفولد افزايش مي يابد اما اين افزايش فشار خود به افزايش فشار شير يكطرفه در حالت بسته بستگي دارد. بنابراين هميشه مقداري خلاء وجود دارد. در حالتي كه سوئيچ باز باشد، شير سلنوئيدي در پايين ترين حالت خود قرار مي گيرد كه در اين حالت در هر دو طرف پيستون درون سيلندر، خلاء وجود دارد. هنگامي كه راننده قصد تعويض دنده را داشته باشد، با فشردن عملگري در كابين خود در واقع سوئيچ اين مدار الكتريكي را مي بندد. بسته شدن سوئيچ سبب عمل كردن سلنوئيد و بالا آمدن شير سلنوئيدي مي شود و در واقع فضاي پشت پيستون در سيلندر خلاء به فضاي منبع متصل مي شود و در اين حالت چون فشار پشت پيستون يكسان نيست، پيستون جابجا شده و كلاچ از فلايويل جدا مي شود. (شكل1-20)
شكل1-20 شماتيكي از عملگر نيوماتيك كلاچ
◄ كلاچ هيدروليك:
از كلاچهاي هيدروليك در گيربكسهاي اتوماتيك استفاده مي شود. يك گيربكس به تنهايي تمام اتوماتيك نيست. مگر اينكه شامل مكانيزمي باشد كه بتواند بطور اتوماتيك ارتباط موتور و گير بكس را قطع و وصل كند. وسايلي كه اين كار را انجام مي دهند كوپلينگ هاي هيدروليكي و مبدلهاي گشتاور هستند. كه هر دو گشتاور موتور را به گير بكس منتقل مي كنند. اما مبدل گشتاور قادر به افزايش گشتاور موتور است در حالي كه كوپلينگ هيدروليكي اين توانايي را ندارد.
◄ كوپلينگ هيدروليك: يك كوپلينگ هيدروليكي شامل يك پمپ (ايمپلر) و يك توربين با پره هاي داخلي است كه روبروي هم قرار گرفته اند. پمپ بوسيله يك صفحه به فلايويل متصل است و توربين نيز به شافت ورودي گيربكس متصل مي شود. پمپ عضو محرك و توربين عضو متحرك است)شكل1-21( پمپ و توربين هر دو در يك محفظه آب بندي شده قرار دارند. روغن بوسيله پمپ داخل گيربكس به داخل محفظه كوپلينگ ارسال مي شود. زماني كه ايمپلر بوسيله موتور مي چرخد پره هايش روغن را گرفته و به سوي توربين پمپ مي كند. سيال در داخل كوپلينگ دو مسير را طي مي كند : جريان گردابي و جريان دوراني. جريان دوراني سيال ، مسير دايره اي است كه در نتيجه چرخش ايمپلر ايجاد مي شود. به عبارت ديگر سيال حول دايره اي كه محور آن ميل لنگ و محور ورودي گير بكس است جريان مي يابد. از طرفي هنگامي ك سيال در مسير دايره اي حركت مي كند، نيروي گريز از مركز آن را به سوي كناره هاي ايمپلر پرتاب مي كند. بخاطر انحناء ايمپلر هنگامي كه سيال به كناره هاي خروجي ايمپلر مي رسد به دور خود مي چرخد و به سوي توربين جاري مي شود. سپس سيال در يك مسير چرخشي ثانويه كه با مسير جريان دوراني اوليه زاويه 90 در جه مي سازد جاري مي شود. جريان روغن در اين مسير را جريان گردابي مي نامند. سيال در كوپلينگ هيدروليكي بطور همزمان هر دو مسير دوراني و گردابي را مي پيمايد. جريان دوراني كه به وسيله ايمپلر ايجاد مي شود گشتاور چرخشي موتور را حمل مي كند. گشتاور بدون جريان گردابي كه سيال را از ايمپلر تا توربين حركت مي دهد نمي تواند به گير بكس منتقل شود.
نيروي چرخشي پره هاي ايمپلر به صورت تركيبي از جريان هاي گردابي و چرخشي سيال بر روي پره هاي توربين اعمال مي شود. سيالي كه ايمپلر در حال چرخش را ترك مي كند و به سوي توربين جاري مي شود هنگام خروج تنها داراي حركت گردابي و يا دوراني نيست بلكه داراي تركيبي از هر دو حركت است.
شكل1-21 اجزا و عملكرد كوپلينگ هيدروليكي
مسير جريانهاي تر كيب شده يك نيروي برآيند توليد مي كند كه از ايمپلر تحت زاويه خاصي به سوي توربين خارج مي شوند. هنگامي كه نيروي سيال پرتاب شده به سوي توربين به قدر كافي باشد، توربين مي چرخد و شافت ورودي گيربكس را مي گرداند.
◄ مبدل گشتاور: مبدل گشتاورشامل سه عضو است كه در داخل محفظه اي كه بوسيله پمپ گيربكس پر از روغن مي شود قرار دارند. اين سه عضو عبارتند از : - ايمپلر Impler - توربينTurbine - استاتور Stator
تعداد پره هاي پمپ و توربين برابر نيستند و براي جلوگيري از ايجاد ضربه و تشديد در چرخش آنها معمولاً دو سه پره با هم اختلاف دارند. (شكل1-23(
شكل1-23 اجزاي مختلف مبدل گشتاور
روغن هايي كه بوسيله پمپ به مبدل ارسال مي شوند، به وسيله پره هاي ايمپلر جذب شده و از طريق جريان گردابي و دوراني مشابه كوپلينگ هيدروليكي به طرف توربين پرتاپ مي شوند.مكانيك خودرو بزرگترين اختلاف بين جريان روغن درون مبدل درمقايسه با كوپلينگ اين است كه در مبدل هنگام كم بودن سرعت افزايش گشتاور ايجاد مي شود. افزايش گشتاور هنگامي كه روغن پره هاي توربين را ترك و به قسمت مقعر پره هاي استاتور برخورد مي كند ايجاد مي شود. اين پره ها مسير روغن خارج شده از توربين را اصلاح مي كنند. بنابراين روغن هاي در حال پمپ شدن از سوي ايمپلر را به تيغه بعدي توربين هدايت مي كنند. نيروي جريان وغن از استاتور، با شتاب دادن به جريان روغن در حال ارسال از ايمپلر مقدار گشتاور منتقل شده از ايمپلر به توربين را افزايش مي دهد. اين حالت مرحله افزايش گشتاور ناميده مي شود. افزايش گشتاور زماني صورت مي گيرد كه جريان گردابي يك چرخش كامل از ايمپلر به توربين و دوباره از طريق استاتور به ايمپلر انجام دهد. اين حالت بدين معني است كه تورك كنورتور، گشتاور موتور را به تناسب نسبت سرعت بين ايمپلر و توربين افزايش مي دهد. در نسبت سرعت هاي پايين هنگامي كه ايمپلر به سرعت، اما توربين به آرامي مي چرخد جريان گردابي شديد است، لذا افزايش گشتاور نيز زياد خواهد بود. به محض اينكه توربين سريعتر بچرخد و به سرعت ايمپلر برسد جريان دوراني افزايش مي يابد. كه در اين صورت ، هم جريان گردابي و هم افزايش گشتاور كاهش مي يابد. هنگامي كه نسبت سرعت به 90% برسد افزايش گشتاور كمترين مقدار است . هنگامي كه نسبت سرعت ايمپلر و توربين به 90% برسد، جريان روغن در مبدل تقريباً دوراني مي شود و زاويه جريان روغن از توربين به استاتور به خط مستقيم نزديكتر مي گردد. در نتيجه جريان روغني كه به قسمت محدب (پشت پره) استاتور برخورد مي كند بيشتر از قسمت مقعر است. هنگامي كه سرعت جريان روغن افزايش يابد بطوريكه بتواند استاتور رادر جهت عقربه هاي ساعت بگرداند، ايمپلر، توربين و استاتور در يك جهت و تقريبا با يك سرعت مي چرخند. اين مرحله كوپلينگ مبدل ناميده مي شود. از مزاياي مهم استفاده از مبدلهاي گشتاور نسبت به كلاچهاي معمولي اين است كه انتقال گشتاور درخودروهاي شامل مبدلها به نرمي صورت مي گيرد و نياز به تنظيم خاصي ندارد. همچنين اين خودروها مي توانند با دنده درگير نيز متوقف شده و يا حركت كنند، بنابراين در اين زمينه به مهارت خاصي از جانب راننده نياز ندارد. اما با اين حال در دورهاي بسيار پايين و در لغزش % 100 هم بعلت وجود لزجت ، هنوز مقداري گشتاور روي محور خروجي وجود دارد. شايد از بزرگترين معايب اين مبدلها اين است كه در دنده هاي درگير نيز مقداري لغزش خواهيم داشت و همانند كلاچهاي اصطكاكي در هنگام درگيري مداوم راندمان 100% را نخواهيم داشت. راندمان يك كلاچ هيدروليك را اينگونه مي توان محاسبه نمود :
100× توان محور ورودي كلاچ / توان محور خروجي كلاچ = راندمان كلاچ هيدروليك
اخيراً براي جبران اين نقيصه از مبدل گشتاور اصطكاكي استفاده مي كنن.مكانيك خودرو (شكل1-25) در اين نوع مبدلها از مزياي كلي مبدلها استفاده مي شود با اين تفاوت كه جهت رفع لغزش در هنگام درگيري دائمي، سيستم كلاچ اصطكاكي كه در كنار مبدل گشتاور قرار دارد مورد استفاده قرار مي گيرد، در واقع در اين حالت پمپ و توربين كلاً به يك جسم صلب تبديل شده و با هم شروع به چرخش مي كنند. از ديگر مزاياي مبدلهاي گشتاور نسبت به كلاچهاي اصطكاكي اين است كه تقريباً تمامي نوسانات سيستم انتقال قدرت يا موتور در اين نوع سيستم مستهلك مي شود و نيز بعلت عدم وجود سايش بر روي قطعات متحرك، نيازبه تعمير و نگهداري كمتري دارد