Page protected with pending changes

클러치

Clutch
다른 용도는 클러치(동음이의)를 참조하십시오.
드라이 클러치 마찰 디스크 1개.스플라인된 허브는 수다를 눅눅하게 하기 위해 스프링으로 디스크에 부착되어 있다.

클러치는 특히 구동축(주행축)에서 구동축으로 동력 전달을 체결하고 해제하는 기계 장치다.[1]가장 간단한 애플리케이션에서 클러치는 두 개의 회전축(구동축 또는 라인축)을 연결하고 분리한다.이러한 장치에서는 일반적으로 하나의 샤프트가 엔진에 부착되고 다른 샤프트는 동력 장치(주행 부재)에 부착되며, 다른 샤프트(구동 부재)는 작업을 위한 출력 전력을 제공한다.일반적으로 관련된 동작은 회전이지만 선형 클러치도 존재한다.

자동차에서 클러치는 엔진과 변속기의 기계적 연결고리 역할을 하며, 잠시 엔진을 분리하거나 변속기 시스템에서 분리한다.이렇게 하면 클러치 페달을 밟을 때마다 구동 휠이 분리되어 운전자가 기어를 부드럽게 바꿀 수 있다.

예를 들어, 토크 제어 드릴의 경우, 한 축은 모터에 의해 구동되고 다른 축은 드릴 척을 구동한다.[2]클러치는 두 개의 샤프트를 서로 연결하여 같은 속도로 회전하거나(엔지니어링), 서로 다른 속도로 회전하거나(슬립핑), 다른 속도로 잠금 해제 및 회전(비활성화)할 수 있도록 한다.

디자인

드라이 클러치

마찰 클러치의 다이어그램

드라이 클러치는 드라이 마찰을 사용하여 입력축에서 출력축으로 동력을 전달한다.대부분의 클러치는 드라이 클러치다.모터 차량이 정지 상태에서 가속할 때와 같이 마찰 클러치(클러치가 부분적으로 결합되지만 샤프트가 서로 다른 속도로 회전하는 경우)의 미끄러짐이 필요한 경우가 있지만 마모 속도가 증가하지 않도록 미끄러짐을 최소화해야 한다.

풀 타입 클러치에서 페달을 밟으면 해제 베어링이 당겨져 클러치가 해제된다.푸시 타입 클러치의 경우, 페달을 밟으면 해제 베어링을 눌러 클러치를 해제한다.

멀티플레이트 클러치는 동심으로 배열된 여러 개의 마찰판으로 구성되며, 클러치의 지름을 줄이거나 (예를 들어 드래그 레이싱 카에서) 스탠딩 스타트로부터 가속하는 동안 엔진 토크가 휠로 전달되는 속도를 제어하기 위해 서로 다른 '스위치'를 제공하기 위해 사용되기도 한다.

자재

공통 마찰재는 구리선이 마주보는 유기 화합물 수지 또는 세라믹 소재를 말한다.[3]세라믹 소재는 종종 더 높은 토크 부하를 전달할 수 있지만 플라이휠의 마모율을 증가시킬 수 있다.1990년대 중반까지 석면은 클러치 플레이트에도 사용되었다.[citation needed]

스프링 센터 및 클러치 댐퍼

클러치 디스크에는 엔진이 중립에서 공회전 중일 때 변속기에서 진동 또는 청각적 덜걱거림을 줄이기 위해 클러치 디스크의 고유 주파수를 변경하도록 설계된 스프링이 포함될 수 있다.

클러치 댐퍼는 클러치 결합/해제의 반응을 부드럽게 하는 장치다.자동차용 애플리케이션에서 이것은 종종 클러치 디스크 센터의 메커니즘에 의해 제공된다.

습식 클러치

습식 클러치에서 마찰재는 클러치를 냉각하고 윤활하는 오일 욕조(또는 유량 투과 오일이 있음)에 위치한다.이렇게 하면 클러치의 체결이 원활해지고 수명이 길어질 수 있지만, 습식 클러치는 일부 에너지가 오일로 전달되기 때문에 효율이 낮아질 수 있다.습식 클러치의 표면은 미끄러울 수 있으므로(엔진 오일로 목욕한 오토바이 클러치처럼), 여러 클러치 디스크를 쌓으면 마찰 계수가 낮아져 완전히 맞물렸을 때 동력 하에서 미끄러짐을 방지할 수 있다.

젖은 클러치는 종종 복합적인 종이 소재를 사용한다.

원심 클러치

주요 기사:원심 클러치

입력축 속도가 증가하면 원심 클러치가 자동으로 체결되고 입력축 속도가 감소하면 해제된다.신청서에는 소형 오토바이, 모터 스쿠터, 체인소, 일부 구형 자동차 등이 포함된다.

콘 클러치

주요 기사:콘 클러치

원뿔형 클러치는 원뿔형 물체의 외부에 마찰재가 가해지는 것을 제외하면 드라이 마찰판 클러치와 비슷하다.콘 클러치의 일반적인 적용은 수동 변속기의 싱크로나이저 링이다.

도그 클러치

주요 기사:도그 클러치

도그 클러치는 비동기식 변속기에 사용되는 클러치의 비슬립 설계다.

싱글 레볼루션 클러치

텔레프린터의 캐스캐이드 폴 단회전 클러치

단일 회전 클러치는 19세기에 작동 레버를 한 번 당기거나 버튼을 한 번 누르기만 하면 메커니즘이 트립되어, 클러치를 해제하기 전에 정확히 1회전 동안 전원과 기계의 크랭크축 사이에 클러치를 결합시키는 샤르나 프레스와 같은 동력 기계에 맞게 개발되었다.클러치가 해제되고 피동 멤버가 정지 상태일 때초기 설계는 일반적으로 적절한 지점에서 개를 분리하는 데 사용되는 구동 부재의 캠이 달린 도그 클러치였다.[4][5]

20세기에 크게 단순화된 단일 회전 클러치가 개발되어 훨씬 더 작은 작동력과 일부 변형이 필요하여 작동당 회전율의 고정 부분을 허용하였다.[6]고속 동작 마찰 클러치는 일부 용도에서 도그 클러치를 대체하여 클러치가 결합될 때마다 도그에 충격을 가하는 문제를 제거했다.[7][8]

중공업 장비에 사용하는 것 외에도 수많은 소형 기계에 단일 회전 클러치가 적용되었다.예를 들어 표 형식의 기계에서 작동 키를 누르면 가장 최근에 입력된 숫자를 처리하기 위해 단일 회전 클러치가 트립된다.[9]유형 설정 기계에서 키를 누르면 특정 문자가 선택되고 단일 회전 클러치가 작동하여 해당 문자를 유형화하는 메커니즘을 사이클링한다.[10]마찬가지로, 텔레프린터에서는 각 캐릭터의 수신이 인쇄 메커니즘의 한 사이클을 작동시키기 위해 단일 회전 클러치를 트립했다.[11]

1928년 프레데릭 G. 크리드(Frederick G. Cred)는 텔레프린터에 필요한 반복적인 스타트-스톱 동작에 특히 잘 맞는 싱글 턴 스프링 클러치(위 참조)를 개발했다.[12]1942년, 피트니 보우즈 우편 요금계 회사의 두 직원이 개선된 싱글 턴 스프링 클러치를 개발했다.[13]이 클러치에서 코일 스프링은 피동 축을 감싸고 트립 레버에 의해 확장된 구성으로 고정된다.스프링이 걸려 넘어지면 파워 샤프트 주위로 빠르게 수축하여 클러치를 체결한다.1회전 끝에서 트립 레버가 리셋되면 스프링의 끝(또는 거기에 부착된 폴)을 잡으며 구동부재의 각운동량이 스프링의 장력을 풀어준다.이러한 클러치의 작동 수명은 길다. 많은 경우 간헐적인 윤활 외에 유지보수의 필요 없이 수천만 사이클 또는 수억 사이클을 수행했다.

Cascaded-pawl 단일 레볼루션 클러치는 동일한 설계 원리를 사용하여 텔레타이프 모델 28 및 그 계승자를 포함한 텔레프린터와 같은 페이지 프린터에서 랩 스프링 단일 레볼루션 클러치를 대체했다.IBM Selectric 타자기들도 그것들을 사용했다.이들은 일반적으로 피동 축에 장착된 디스크 모양의 조립품이다.속이 빈 디스크 모양의 구동 드럼 내부에는 클러치가 걸려 넘어졌을 때 폴이 드럼 브레이크의 신발처럼 바깥으로 튀어나오도록 두세 개의 자유롭게 떠다니는 폴이 배치되어 있다.체결 시 각 폴의 부하 토크가 다른 폴에 전달되어 체결 상태를 유지한다.이 손아귀는 한번 잠기면 미끄러지지 않고, 매우 빠르게, 밀리초 단위로 맞물린다.트립 돌출부가 어셈블리에서 뻗어 있다.트립 레버가 이 투영을 결합하면 클러치가 해제되었다.트립 레버가 이 투영을 해제하면 내부 스프링과 마찰이 클러치를 결합한다.그런 다음 클러치는 하나 이상의 회전을 회전하여 트립 레버가 트립 투영에 다시 맞물릴 때 정지한다.

킥백 클러치 브레이킹

이러한 메커니즘은 동기식 모터 구동 전기 시계 일부에서 발견되었다.제2차 세계 대전 전 해먼드 수동 시동 시계를 포함하여 많은 다양한 종류의 동기식 시계 모터가 사용되었다.어떤 종류의 자기 시동 동기 모터는 전원이 공급될 때 항상 시작되지만, 세부적으로 보면 그들의 행동이 혼란스러웠고 똑같이 잘못된 방향으로 회전하기 시작할 가능성이 있었다.1단계(또는 2단계)의 감속 기어가 로터에 결합되어 랩 스프링 클러치 브레이크가 작동했다.샘물이 회전하지 않았다.한쪽 끝은 고정되었고, 다른 한쪽 끝은 자유였다.그것은 자유롭지만 시계의 기어 트레인의 일부인 회전 부재를 아슬아슬하게 탔다.클러치 브레이크는 뒤로 회전할 때 잠겼지만 약간의 스프링 동작도 있었다.거꾸로 가는 로터의 관성이 클러치를 맞물리게 하여 스프링에 감겼다.그것이 풀리면서, 그것은 모터를 올바른 방향으로 재시동했다.일부 설계에는 이와 같은 명시적인 스프링이 없었지만, 단순히 준수 메커니즘이었다.그 메커니즘은 윤활되었고 마모는 문제를 일으키지금은 문제가 되지 않았다.

기타 설계

  • 벨트 클러치: 농업 장비, 잔디 깎는 기계, 경작기, 스노우 블로어 등에 사용된다.엔진 출력은 엔진이 공회전할 때 느슨한 벨트 세트를 통해 전달되지만 아이들러 풀리는 벨트를 조여 벨트와 풀리 사이의 마찰을 증가시킬 수 있다.
  • BMA 클러치:1949년 Waldo J Kelleigh에 의해 발명되었으며,[14] 해당 샤프트 중 하나에 고정된 고정 구동 부재와 이동식 구동 부재로 구성된 두 샤프트 사이에 토크를 전달하는 데 사용되었으며, 여러 개의 움푹 들어간 접촉 표면을 가지고 있다.
  • 전자파 클러치: 일반적으로 클러치 어셈블리의 일체형 부품인 전자석에 의해 결합됨또 다른 유형인 자기 입자 클러치는 구동 부재와 구동 부재 사이의 챔버에서 자성에 영향을 받는 입자를 포함하고 있다. 즉, 직류를 적용하면 입자가 서로 뭉쳐 작동 표면에 달라붙게 된다.결속과 미끄러짐은 눈에 띄게 부드럽다.
  • 랩 스프링 클러치: 나선형 스프링이 있으며, 일반적으로 사각 단면 와이어로 감긴다.이것들은 19세기 말과 20세기 초에 개발되었다.[15][16]간단한 형태에서 스프링은 구동 부재에 한쪽 끝에 고정되고 다른 한쪽 끝은 연결되지 않는다.스프링은 원통형 구동 부재에 밀착되어 있다.구동 구성원이 회전하여 스프링이 풀리는 방향으로 회전하면 약간의 드래그로 인해 스프링이 미세하게 팽창하고 미끄러진다.이 때문에 스프링 클러치는 일반적으로 가벼운 오일로 윤활해야 한다.구동 멤버를 반대로 돌리면 스프링이 구동면을 단단히 감싸고 클러치가 매우 빠르게 잠기게 된다.스프링 클러치 슬립을 만드는 데 필요한 토크는 스프링의 턴 수에 따라 기하급수적으로 증가하며 캡스턴 방정식에 따른다.

사용법

자동차 변속기

추가 정보:전송(기전)
수동 변속기

수동 변속기를 사용하는 대부분의 자동차와 트럭에는 마찰 디스크로 구성된 클러치가 있으며, 마찰 디스크는 유압 장치(마스터 및 슬레이브 실린더) 또는 케이블을 사용하여 클러치에 전달되는 모션으로 작동된다.클러치는 운전자가 클러치 페달을 바닥 쪽으로 밟을 때만 해제되므로 기본 상태는 변속기가 엔진에 연결되는 것이다.차량이 정지해 있는 상태에서 클러치 페달을 놓을 수 있도록 "중립" 기어 위치가 제공된다.

스탠딩 스타트 외에도, 클러치는 보통 기어 변속을 위해 필요하다.기어 변속 중에 변속기가 회전을 멈추지는 않지만, 기어 변속기를 통해 전달되는 토크가 없으므로 기어와 기어 체결 도그 사이의 마찰이 적다.기어박스의 출력축은 최종 구동력, 그 다음 바퀴에 영구적으로 연결되므로, 두 개 모두 고정 속도 비율로 항상 함께 회전한다.클러치가 해제된 상태에서 변속 장치 입력축은 내부 비율이 변경됨에 따라 속도를 자유롭게 변경할 수 있다.엔진과 변속 장치의 속도 차이는 클러치가 재장착 중에 약간 미끄러질 때 균등하게 나타난다.

클러치는 대개 엔진의 플라이휠 면에 직접 장착되는데, 이는 이미 클러치의 하나의 구동 플레이트 역할을 할 수 있는 편리한 대형 직경 강철 디스크를 제공하고 있기 때문이다.일부 레이싱 클러치는 플라이휠의 일부가 아닌 소형 멀티플레이트 디스크 팩을 사용한다.클러치와 플라이휠은 모두 기어박스를 위한 원뿔형 벨하우징에 둘러싸여 있다.소수의 전륜 엔진, 후륜 구동 차량(알파 로미오 알페타, 포르쉐 924 및 쉐보레 콜벳 C5)은 차량 후방에 위치한 변속기와 함께 트랜스액슬 레이아웃을 사용한다. 이 경우 클러치는 트랜스액슬로 장착된다(따라서 클러치가 디아일 때에도 구동축은 엔진과 함께 연속적으로 회전한다).노쇠한

자동 변속기

일부 자동 변속기는 로크업 클러치를 사용해 고속으로 순항할 때 토크 컨버터의 미끄러짐을 방지한다.로크업 클러치의 목적은 토크 컨버터의 미끄러짐으로 인한 에너지 손실을 최소화함으로써 연비를 향상시키는 것이다.[17]

기타 자동차 용도

자동차들은 구동렬이 아닌 곳에서 클러치를 사용한다.예를 들어 벨트 구동식 엔진 냉각 팬에는 열활성 클러치가 있을 수 있다.구동 및 구동 부재는 실리콘 기반 유체와 바이메탈 스프링에 의해 제어되는 밸브에 의해 분리된다.온도가 낮으면 스프링이 감겨 밸브가 닫히므로 축 속도의 약 20%~30%에서 팬이 회전할 수 있다.스프링의 온도가 올라가면 밸브를 풀고 열어 유체가 밸브를 통과할 수 있도록 하여 팬이 축 속도의 약 60%~90%로 회전하게 한다.

에어컨 컴프레서와 같은 다른 클러치는 자기력을 사용하여 클러치를 전기적으로 결합하여 구동 구성 요소를 구동 구성 요소에 연결한다.

오토바이

바스켓 클러치

모터사이클은 일반적으로 클러치가 변속기와 동일한 오일로 주행할 때 습식 클러치를 사용한다.이 클러치는 보통 마찰판과 강철판을 교대로 쌓아 만든 것이다.마찰 플레이트에는 바깥 지름에 러그가 있어 크랭크축에 의해 회전되는 바구니에 잠긴다.강철판에는 내부 직경에 러그가 있어 변속기 입력축에 잠긴다.코일 스프링 또는 다이어프램 스프링 플레이트 세트는 클러치가 체결될 때 플레이트를 함께 힘을 가한다.

오토바이의 경우 클러치는 좌측 핸들 바의 핸드 레버에 의해 작동된다.레버에 압력이 없다는 것은 클러치 플레이트가 결합(주행)되어 있다는 것을 의미하며, 레버를 탑승자 쪽으로 다시 당기면 케이블 또는 유압 작동을 통해 클러치 플레이트가 분리되어 탑승자가 기어 변속 또는 타력 주행할 수 있다.경주용 오토바이는 슬리퍼 클러치를 이용해 엔진 제동의 영향을 없애는 경우가 많은데, 이는 뒷바퀴에만 적용하면 불안정성을 유발할 수 있다.

참고 항목

참조

  1. ^ Sclater, Neil (2011). Mechanisms and mechanical devices sourcebook (5th ed.). New York: McGraw-Hill. p. 212. ISBN 9780071704427. Retrieved 27 December 2020.
  2. ^ "How Clutches Work". howstuffworks.com. 16 October 2007. Retrieved 24 December 2020.
  3. ^ Yu, Liang; Ma, Biao; Chen, Man; Li, Heyan; Ma, Chengnan; Liu, Jikai (15 September 2019). "Comparison of the Friction and Wear Characteristics between Copper and Paper Based Friction Materials". Materials. 12 (18): 2988. Bibcode:2019Mate...12.2988Y. doi:10.3390/ma12182988. ISSN 1996-1944. PMC 6766303. PMID 31540186.
  4. ^ 프랭크 휠러, 누름용 클러치 및 정지 메커니즘,1891년 12월 14일에 허가된 US 470797.
  5. ^ Samuel Trethewey, Clutch, US 495686, 1893년 4월 18일 부여.
  6. ^ 1912년 4월 30일, 미국 1025043의 프레드 R. 알렌.
  7. ^ 1908년 12월 8일 미국 906181번지, 마찰-클러치 존 J. 자이츠가 승인했다.
  8. ^ William Lautenschlager, 마찰 클러치, US 1439314, 1922년 12월 19일 허가.
  9. ^ 프레드. M. 캐롤, 키 추가 기계표 작성 장치 US 1848106은 1932년 3월 8일에 허가되었다.
  10. ^ Clifton Chisholm, Typsetting machine, US 1889914, 1932년 12월 6일 허가.
  11. ^ Arthur H, Adams, US 2161840, 인쇄 수단 선택 및 타이핑은 1928년 6월 13일 발행되었다.
  12. ^ 프레데릭 G. Cred, Clutch Mechanism, US 1659724 1928년 2월 21일 부여
  13. ^ Alva G. Russell, Alfred Burkhardt, Samuel E.1942년 10월 13일 미국 스프링클러치 칼훈(Calhoun, Spring Clutch, 2298970)이 허가되었다.
  14. ^ "Clutch Patent".
  15. ^ 1882년 4월 4일 미국 255957, Antondo M. English, Malcho-Clutch, 미국 255957이 승인되었다.
  16. ^ 찰스 C.Telotson, Power-Transmission Clutch, US 850981은 1907년 4월 23일에 허가되었다.
  17. ^ "What is Lock-up Clutch Mechanism?". Your Online Mechanic. Retrieved 17 July 2014.