클러치란?- 유형과 작동 원리

클러치란?

클러치는 특히 구동축(구동축)에서 종동축으로 동력 전달을 켜고 끄는 기계 장치입니다. 클러치는 엔진과 변속기 사이의 기계적 연결 역할을 합니다. 그리고 페달을 밟았을 때 구동 트레인과 구동 바퀴에서 엔진을 잠시 분리하거나 분리하여 운전자가 부드럽게 기어를 변속할 수 있도록 합니다.
가장 간단한 애플리케이션에서 클러치는 두 개의 회전 샤프트(구동 샤프트 또는 라인 샤프트)를 연결하고 분리합니다. 이러한 장치에는 일반적으로 하나의 샤프트가 엔진에 부착되어 있고 다른 하나는 동력 장치(구동 부재)에 부착되어 있습니다. 다른 샤프트(피동 요소)가 작업에 대한 출력을 제공하고 일반적으로 이동이 회전하는 동안 선형 클러치도 가능합니다.
예를 들어, 토크 제어 드릴에서 하나의 샤프트는 모터로 구동되고 다른 샤프트는 드릴 척을 구동합니다. 클러치는 두 샤프트를 연결하여 함께 잠겨 같은 속도로 회전하거나(결합), 함께 잠겨 있지만 다른 속도로 회전하거나(슬립), 잠금 해제되어 다른 속도로 회전합니다(결합 해제).

 

자동차 클러치가 하는 일은?

자동차에 동력을 공급하는 엔진이 있다는 것은 누구나 알고 있지만 모든 사람이 클러치나 클러치 작동 방식에 익숙하지 않습니다. 이 메커니즘은 구동 샤프트에서 피동 샤프트로의 동력 전달을 결합 및 분리합니다.
회전하는 샤프트를 연결하며 후드 아래에 두 개 이상이 있을 수 있습니다. 수동 변속기를 운전하면 엔진에서 나오는 샤프트와 바퀴를 돌리는 샤프트 모두에 클러치가 연결됩니다. 모터가 계속 회전하는 동안 바퀴가 계속 회전하는 것을 원하지 않습니다.
회전축 중 하나는 엔진이나 동력 장치에 연결될 예정이며, 이것은 구동 부재가 되고 다른 회전 샤프트 또는 피동 부재는 작업을 위한 출력을 제공합니다. 예를 들어 드릴에는 모터로 구동되는 샤프트와 드릴 척으로 구동되는 샤프트가 있습니다.
클러치는 샤프트를 연결하여 결합(동일한 속도로 회전), 미끄러짐(다른 속도로 회전) 또는 분리(다른 속도로 회전)할 수 있도록 합니다. 일반적으로 이러한 동작은 회전한다는 것을 알 수 있습니다. 그러나 선형 클러치는 가능합니다.

 

자동차 클러치의 작동 원리

엔진의 동력을 기어박스에 전달하고, 정지된 위치에서 기어를 선택하는 동안 또는 차량이 이동하는 동안 기어를 변경할 때 변속기를 중단할 수 있습니다.
대부분의 자동차는 유체(유압) 또는 더 일반적으로 케이블로 작동되는 마찰 클러치를 사용합니다.
자동차가 동력을 받아 움직일 때 클러치가 결합됩니다. 플라이휠에 볼트로 고정된 압력판은 다이어프램 스프링을 통해 구동판에 일정한 힘을 가합니다.
이전 자동차에는 다이어프램 스프링 대신 압력판 뒤쪽에 일련의 코일 스프링이 있습니다.
구동(또는 마찰) 플레이트는 동력이 기어박스로 전달되는 스플라인 입력 샤프트에서 실행됩니다. 플레이트의 양면에는 브레이크 라이닝과 유사한 마찰 라이닝이 있습니다. 이렇게 하면 클러치가 맞물릴 때 드라이브가 부드럽게 들어올릴 수 있습니다.
클러치가 풀릴 때(페달을 밟음) 암은 클램핑 압력을 해제하는 다이어프램 스프링의 중심에 대해 릴리스 베어링을 누릅니다.
마찰면이 큰 압력판의 바깥 부분은 더 이상 구동판을 플라이휠에 고정하지 않으므로 동력 전달이 중단되고 기어를 변경할 수 있습니다.
클러치 페달에서 발을 떼면 스러스트 베어링이 해제되고 다이어프램-스프링 부하가 다시 한번 구동 플레이트를 플라이휠에 고정하여 동력 전달을 재개합니다.
일부 자동차에는 유압식 클러치가 있습니다. 자동차 내부의 클러치 페달에 압력이 가해지면 마스터 실린더의 피스톤이 활성화되고, 이 피스톤은 유체가 채워진 파이프를 통해 클러치 하우징에 장착된 슬레이브 실린더로 압력을 전달합니다.
슬레이브 실린더 피스톤은 클러치 해제 암에 연결됩니다.

 

클러치 부품

현대식 클러치에는 덮개판(다이어프램 스프링이 포함됨), 압력판, 구동판 및 릴리스 베어링의 4가지 주요 구성 요소가 있습니다.
커버 플레이트는 플라이휠에 볼트로 고정되고 압력 플레이트는 다이어프램 스프링을 통해 또는 이전 자동차의 코일 스프링을 통해 구동 플레이트에 압력을 가합니다.
구동 플레이트는 압력 플레이트와 플라이휠 사이의 스플라인 샤프트에서 실행됩니다.
양쪽에 마찰재가 마주보고 있어 완전히 맞물렸을 때 압력판과 플라이휠을 잡아주고, 클러치 페달을 부분적으로 밟았을 때 조절된 양만큼 미끄러질 수 있어 드라이브가 원활하게 들어 올릴 수 있다.

 

 

클러치의 종류

1) 마찰 클러치

오늘날 대부분의 자동차는 사람들이 이전에 들었을 수있는 정상적인 구성 요소를 주로 사용하는 기본 마찰 클러치를 사용합니다. 마찰 클러치는 엔지니어가 변속기와 플라이휠을 결합 및 분리하는 데 사용할 수 있습니다.
클러치 플레이트, 압력 플레이트 및 릴리스 베어링으로 ​​구성된 기계식 케이블 또는 유압 케이블을 통해 작동됩니다.

마찰 클러치의 종류

 

싱글 플레이트 클러치
싱글 플레이트 클러치는 주로 엔진에서 입력 샤프트로 토크를 전달하기 위해 경량 차량에 사용됩니다. 이 클러치의 이름에 따라 클러치 플레이트가 하나만 있습니다.
이 유형의 클러치에는 엔진 샤프트에서 동일한 차량의 변속기 샤프트로 동력을 전달하는 데 사용되는 여러 개의 클러치 플레이트가 있습니다.
그것은 또한 두 개의 세분으로 나뉩니다. 습식 클러치와 건식 클러치입니다.

멀티 플레이트 클러치
오일 배스 내에서 작동하는 클러치를 습식 클러치라고 합니다. 반면에 건식 클러치는 오일 없이 작동합니다.


마찰 클러치의 작동 원리
자동차에서는 클러치에 힘을 가해 엔진과 기어박스 사이에 풀림이 일어나면서 페달에 의해 스프링이 압축되고 압력판이 뒤로 미끄러진다.
이 상황 이후에 클러치 플레이트는 플라이휠과 압력 플레이트 사이에서 자유로워졌습니다. 이제 클러치가 기어를 변속할 수 있습니다.
클러치의 원리는 엔진 샤프트가 회전을 멈추지 않을 때까지 플라이휠을 회전시키는 데 도움이 됩니다. 클러치는 운전자가 눌렀기 때문에 기어박스와 엔진을 분리합니다.
또한 운전자가 클러치 플레이트를 놓으면 압력 플레이트가 다시 원점으로 와서 클러치가 맞물립니다.
단일 플레이트와 다중 플레이트는 동일한 원리로 작동하지만 차이점은 단일 플레이트 클러치는 경량 차량에 사용되는 반면 다중 플레이트 클러치는 대형 차량에 사용된다는 점입니다.

 

2) 콘 클러치

이러한 유형의 클러치는 마찰면이 원추형으로 위치하므로 원추형 클러치라고 합니다.
두 표면은 마찰의 개념을 활용하여 토크를 전달합니다. 엔진 샤프트는 수컷과 암컷 콘으로 구성됩니다. 내부 및 외부 콘 클러치의 두 섹션으로 분류됩니다.

콘: 암 콘(녹색), 수 콘(파란색)
샤프트: 수 원뿔이 스플라인에서 미끄러짐
마찰 재료: 일반적으로 암형 원뿔형, 여기서는 수형 원뿔형
스프링: 클러치 제어를 사용한 후 수컷 콘을 다시 가져옵니다.
클러치 제어: 눌러 두 콘 분리
회전 방향: 축의 양방향 가능

콘 클러치의 장점

▷ 서로에 비해 콘 클러치는 단판 클러치보다 효율적입니다.
▷ 콘 클러치의 경우 마찰면은 수직력의 잠재력을 경험합니다.

콘 클러치의 단점

▷ 콘 클러치는 종종 클러치를 해제하는 데 비효율적입니다.
▷ 이 상황은 각도가 20° 이상일 때 발생합니다.
▷ 큰 축 방향 이동으로 인해 작은 마모가 발생할 수 있습니다.

 

3) 원심 클러치

결합 클러치의 경우 원심 클러치는 원심력 개념을 사용합니다. 엔진의 속도에 따라 자동으로 작동됩니다. 따라서 차량에서는 클러치의 움직임에 클러치 패들이 필요하지 않습니다.
운전자는 기어를 내리거나 올리지 않고도 엔진을 정지하고 시동할 수 있습니다.

원심 클러치의 작동 원리

이 클러치는 특정 위치에서 회전하는 추를 포함합니다. 엔진 속도에 따라 원심력이 무게를 위로 이동시켜 벨 크랭크에 힘을 가합니다. 이로 인해 플레이트가 눌러집니다.
그 후, 플레이트는 주로 클러치 플레이트를 누르는 데 사용되는 스프링인 스프링을 누릅니다.
이제 클러치가 결합되었습니다.
클러치는 약 500rpm에 가까운 더 낮은 RPM까지 해제되도록 남아 있습니다. 마지막으로 추의 움직임은 정지(H)로 제어됩니다.

원심 클러치의 장점

▷ 자동입니다.
▷ 비용이 저렴하고 유지 보수 비용도 저렴합니다.
▷ 마모가 적습니다.
▷ 속도에 대한 더 큰 제어.

원심 클러치의 단점

▷ 때때로 엔진은 낮은 RPM에서 미끄러짐으로 고통받습니다.
▷ 고속 엔진에는 사용할 수 없습니다.
▷ 최고 속도는 클러치 크기에 따라 다릅니다.

 

4) 반원심 클러치

결합 위치를 유지하기 위해 반원심 클러치는 원심력과 함께 스프링력을 사용합니다. 반원심 클러치는 클러치 플레이트, 마찰 라이닝, 레버, 압력 플레이트, 플라이휠 및 클러치 스프링으로 구성됩니다.

반원심 클러치의 작동 원리

클러치 스프링과 레버는 압력판에 동일하게 고정됩니다. 엔진의 정상 속도에서 클러치는 토크 스프링을 보내도록 설계되었습니다.
정상 속도 및 저전력 전송에서는 압력판에 압력이 가해지지 않습니다. 따라서 클러치는 결합된 상태로 유지됩니다.
고속 및 고출력 변속기에서 압력판에 압력이 가해지고 클러치가 결합됩니다.
클러치의 덜 뻣뻣한 스프링은 클러치 작동에 대한 긴장을 제거하는 데 도움이 됩니다.
차량의 속도가 감소하거나 속도가 급격히 떨어질 때 레버에 의해 압력판에 압력이 가해지지 않습니다.

반원심 클러치의 장점

▷ 저속에서 클러치의 스프링이 덜 뻣뻣합니다.
▷ 클러치 작동에 얼룩이 없습니다.

반원심 클러치의 단점

▷ 엔진의 정상 속도에서 클러치는 토크 스프링을 보내도록 설계되었습니다.
▷ 원심력에 의해 고속 엔진의 토크 전달을 보조합니다.

 

5) 다이어프램 클러치

결합 클러치의 경우 이러한 유형의 클러치는 압력판에 압력을 생성합니다. 이 클러치는 원추형 스프링의 다이어프램으로 만들어집니다. 크라운 또는 핑거형 스프링이 압력판에 부착됩니다.

다이어프램 클러치의 작동 원리

다이어프램 클러치의 경우 엔진 동력이 크랭크축에서 플라이휠로 전달됩니다.
플라이휠은 마찰 라이닝으로 구성되며 클러치는 플라이휠과 연결됩니다.
클러치의 압력판에 압력이 가해지면 클러치판이 압력판 뒤에 위치하게 됩니다.
다이어프램 클러치는 원추형입니다. 외부 베어링은 클러치의 클러치 페달을 밟은 후 플라이휠로 이동합니다.
외부 베어링은 다이어프램 스프링을 누릅니다. 다이어프램 스프링에 의해 압력판이 뒤로 밀려나도록.
그 압력은 플레이트의 압력을 제거하여 클러치를 해제했습니다.
클러치 페달에서 압력을 해제한 후 다이어프램 스프링과 압력판이 정상 상태로 돌아왔습니다.

다이어프램 클러치의 장점

▷ 다이어프램 클러치에서는 스프링이 레버 역할을 하므로 레버를 놓을 필요가 없습니다.
▷ 코일 스프링은 무거운 패들보다 압력을 더 증가시킵니다. 무거운 노가 필요하지 않도록.

다이어프램 클러치의 단점

▷ 클러치가 원뿔형이기 때문에 스프링이 더 뻣뻣해져서 풀기 위해 더 많은 힘이 필요합니다.
▷ 더 높은 속도에서 코일 스프링은 가로 방향으로 왜곡 경향에 직면합니다.

 

6) Dog And Spline 클러치
Dog and Spline Clutch는 두 부분으로 구성되어 있습니다. 하나는 Dog 클러치이고 다른 하나는 Spline 클러치입니다.

스플라인은 슬라이딩 슬리브라고도 합니다. 이 클러치는 샤프트를 기어와 연결하거나 두 샤프트를 함께 잠그는 데 사용됩니다.

Dog And Spline 클러치의 작동 원리
Dog 클러치는 외부 톱니로 구성되고 Spline 클러치는 내부 톱니로 구성됩니다.
두 클러치는 같은 속도로 함께 회전하도록 설계되었지만 서로 미끄러지지 않습니다.
두 개의 샤프트를 결합하려면 연결해야 합니다. 슬라이딩 슬리브는 스플라인 샤프트에서 뒤로 이동하여 서로 접촉하지 않고 클러치가 해제됩니다.

Dog And Spline 클러치의 장점
▷ 클러치가 서로 미끄러지지 않습니다.
▷ Dog and Spline 클러치는 엄청난 토크를 만들었습니다.
▷ 회전할 때 함께 잠기므로 마찰이 발생하지 않습니다.

Dog And Spline 클러치의 단점
▷ 고속에서는 클러치를 체결하거나 해제하기가 ​​어렵습니다.
▷ 분리 및 결합을 위해서는 약간의 상대적인 움직임이 필요합니다.

 

7) 전자기 클러치

전자기 클러치는 전기 공학에 적용되는 것으로 만들어집니다.

축차

로터는 엔진축에 직접 연결되어 엔진축과 구동축을 연속적으로 회전시키는 역할을 하는 부품입니다.
권선: 권선이 로터 뒤에 부착됩니다. 회전하지 않습니다. 권선에 의해 전자석으로 변환되는 고전압 DC 공급 장치와 연결됩니다.

전기자

Armature는 Rotor 전면에 부착되어 있습니다. 볼트 또는 리벳으로 허브에 부착됩니다.
허브: 허브는 아마추어 뒤에 부착됩니다. 종동축에 볼트로 부착되어 축과 함께 회전합니다.

마찰판

동력 전달을 기반으로 회전자와 전기자 사이에 마찰판 삽입이 이루어집니다.

공급 장치

공급 장치는 배터리, 클러치 스위치, 와이어 등으로 구성됩니다.

전자기 클러치의 작동 원리

고전압 DC 전원은 발전기 또는 배터리에서 권선에 공급됩니다.
와인딩은 압력판을 유혹하고 클러치와 결합하는 전자기장을 생성합니다.
분리하려면 전원을 차단해야 합니다.
되살리기 위해 클러치 기어 레버의 스위치가 만들어지므로 드라이버 홀드로 기어를 변경하면 클러치가 해제됩니다.
저속에서 다이나모의 출력이 낮으면 클러치가 작동하지 않습니다.
압력판에는 3개의 스프링이 있어 저속에서도 클러치를 결합할 수 있습니다.

전자기 클러치의 장점

▷ 운영 과정은 쉽습니다.
▷ 리모트 방향은 링키지가 필요 없기 때문에 클러치 조작에 사용됩니다.

전자기 클러치의 단점

▷ 고비용.
▷ 고온은 전기 부품에 의해 유지되지 않으므로 작동 온도에 제한이 있어야 합니다.

 

8) 진공 클러치

진공 클러치는 진공을 통해 작동합니다. 그래서 그 이름은 진공 클러치입니다.

진공 클러치의 작동 원리

진공 클러치를 작동시키는 엔진 매니폴드(Inlet)에 기존 진공이 있습니다.
엔진 매니폴드는 진공 저장소로 되돌릴 수 없는 밸브를 통해 부착됩니다.
저장소는 진공 실린더와 함께 솔레노이드로 작동되는 밸브를 통해 부착됩니다.
기어 레버에 스위치가 있습니다.
배터리는 솔레노이드를 작동합니다.
레버는 운전자가 잡고 스위치 조작이 완료되면 기어를 변경합니다.
스로틀을 열면 입구 매니폴드의 압력이 증가합니다. 체크 밸브가 닫히도록 매니폴드는 저장소를 격리합니다. 저장소에는 항상 진공이 존재합니다.

진공 클러치의 장점

다른 클러치보다 훨씬 저렴합니다.
액추에이터의 최소 이동을 허용합니다.

진공 클러치의 단점

여러 구성 요소로 구성됩니다.
때로는 기계 엔지니어가 부진을 발견합니다.

 

9) 유압 클러치
진공과 유압 클러치의 작동 원리는 거의 동일합니다.
이들의 중요한 차이점은 유압 클러치가 오일의 압력으로 작동하는 반면 진공 클러치는 진공을 통해 작동한다는 것입니다.

유압 클러치의 작동 원리
오일은 엔지니어에 의해 펌프를 통해 저장소에서 어큐뮬레이터로 펌핑됩니다. 어큐뮬레이터와 실린더 사이의 연결은 제어 밸브에 의해 이루어집니다.
차량의 엔진은 펌프를 작동합니다. 스위치는 밸브를 제어합니다. 그 외에도 피스톤과 클러치 사이의 연결을 설정하기 위해 엔지니어가 링키지 메커니즘을 사용합니다.
차량의 운전자는 차량의 기어 레버를 누르고 밸브의 스위치를 열어 오일 흐름을 활성화합니다. 오일의 압력으로 인해 차량의 피스톤이 앞뒤로 움직이기 시작하여 클러치가 결합 및 분리됩니다.

유압 클러치의 장점
▷ 밀기가 훨씬 쉽습니다.
▷ 동등한 양의 유체의 섭리.

유압 클러치의 단점
▷ 경우에 따라 실리콘 계열의 유체를 사용하여 누출이 발생할 수 있습니다.
▷ 씰에 영향을 줄 수 있습니다.

 

10) 프리휠 클러치
오버런, 원웨이, 스프링클러치 등 다양한 이름으로 불리기도 한다. 이러한 유형의 클러치에 의해 생성되는 전달 동력은 주로 한 방향으로 발생합니다.
프리휠 클러치는 엔진의 기어박스 뒤에 엔지니어가 장착합니다.

프리휠 클러치의 작동 원리

앞서 언급한 클러치의 허브가 시계 방향으로 회전한 다음 롤러가 캠을 상승시킵니다.
이 움직임은 쐐기 작용으로 인해 발생합니다. 이 상황이 지나면 허브 뒤에 아우터 레이서가 따라옵니다.
레이서는 허브와 비교하여 동일한 방향과 동일한 속도로 회전합니다. 허브는 메인 샤프트와 연결되고 외부 레이스는 엔지니어에 의해 출력 샤프트와 연결됩니다.

프리휠 클러치의 장점

▷ 프리휠은 더 나은 연비를 제공할 수 있습니다.
▷ 수동 클러치보다 마모가 적습니다.

프리휠 클러치의 단점

▷ 엔지니어가 엔진 브레이크를 생성하려고 하면 프리휠 클러치가 더 많이 마모됩니다.

 

클러치 재질

클러치 플레이트를 만드는 데 사용된 재료는 매우 많습니다.
과거에 석면은 클러치 플레이트를 만드는 데 사용된 재료였습니다. 요즘 제조사들은 전선을 동판으로 하여 복합유기수지를 사용하고 세라믹 소재도 사용하고 있습니다.
중장비 운반 또는 경주의 적용에는 일반적으로 세라믹 재료가 사용되었습니다.
이제 현대 세계에서 석면은 신뢰할 수 없는 것으로 분류되었으며 일반적으로 이러한 클러치는 현대의 고급 클러치에서 일반적이지 않습니다.

반금속 재료
이 유형의 재료는 30~65%의 강철, 철 및 구리를 포함합니다. 이 클러치는 내열성이 높고 파손되기 어렵고 내구성이 좋습니다. 플레이트는 신뢰할 수 있지만 고속 작동에는 좋지 않습니다.

유기재료
이것들은 우리가 가장 많이 사용하는 가장 일반적인 유형의 재료입니다. 이러한 소재 클러치는 크기와 같은 다양한 차량에서 모든 종류의 사용이 가능합니다. 이 소재는 열을 효과적으로 전달할 수 있기 때문에 구리 함량이 높습니다.

세라믹 재료
이러한 유형의 클러치는 유리, 고무, 케블라 및 탄소 재료를 포함하는 유기 및 무기 재료를 동시에 포함합니다. 이 클러치에서 마찰 계수는 0.33에서 0.4 사이에 있는 비교적 높습니다. 대부분의 격렬한 응용 분야에서 이러한 유형의 클러치는 트럭 및 경주용 자동차와 같이 사용됩니다.