फ़्रीव्हील
[[image:Freewheel en.svg|thumb|फ्रीव्हील तंत्र
[[File:Roue libre cliquet.svg|thumb|right| शाफ़्ट (उपकरण) फ्रीव्हील मैकेनिज्म (वैन एंडेन, 1869)]]मैकेनिकल इंजीनियरिंग या ऑटोमोटिव इंजीनियरिंग में, फ्रीव्हील या ओवररनिंग क्लच एक ट्रांसमिशन (यांत्रिकी) में एक उपकरण है जो ड्राइव शाफ्ट को ड्राइवशाफ्ट से अलग करता है जब संचालित शाफ्ट ड्राइवशाफ्ट की तुलना में तेजी से घूमता है। एक ओवरड्राइव (यांत्रिकी) को कभी-कभी गलती से फ़्रीव्हील कहा जाता है, किंतु अन्यथा यह असंबंधित है। चालक के [[साइकिल पेडल]] मैकेनिकल या ऑटोमोटिव इंजीनियरिंग में एक फ़्रीव्हील या ओवररनिंग क्लच एक ट्रांसमिशन में एक उपकरण है जो ड्राइवशाफ्ट को चालित शाफ्ट से अलग करता है | जब चालित शाफ्ट ड्राइवशाफ्ट की तुलना में तेजी से घूमता है। एक ओवरड्राइव को कभी-कभी गलती से फ़्रीव्हील कहा जाता है | किंतु अन्यथा यह असंबंधित है।
ऑटोमोबाइल में एक समान स्थिति उपस्थित होती है | जिसमें हस्तचालित संचारण डाउनहिल हो जाता है, या ऐसी कोई भी स्थिति जहां चालक कार नियंत्रण थ्रॉटल नियंत्रण से अपना पैर हटा लेता है | थ्रॉटल को बंद कर देता है | पहिए इंजन को चलाते हैं, | संभवतः उच्च आरपीएम पर दो स्ट्रोक इंजन में, यह विनाशकारी हो सकता है | क्योंकि कई टू-स्ट्रोक इंजन स्नेहन के लिए ईंधन/तेल के मिश्रण पर निर्भर करते हैं | इंजन में ईंधन की कमी से सिलेंडर (इंजन) से तेल की कमी हो जाती है, और पिस्टन जल्द ही जब्त कर सकते हैं | जिससे व्यापक क्षति हुई है। इस कारण से अपने साब दो स्ट्रोक मॉडल में फ्रीव्हील प्रणाली का उपयोग किया और उत्तम ईंधन दक्षता के लिए साब 96 वीसीएच इंजन और प्रारंभिक साब 99 में इसे बनाए रखा है।
यांत्रिकी
सबसे सरल फ़्रीव्हील उपकरण में दो आरी-दांतेदार, स्प्रिंग (उपकरण) -लोडेड डिस्क होते हैं | जो दांतेदार पक्षों के साथ एक दूसरे के खिलाफ एक साथ दबाते हैं | कुछ सीमा तक शाफ़्ट (उपकरण) की तरह एक दिशा में घूमते हुए, ड्राइव डिस्क के आरी दांत संचालित डिस्क के दांतों से लॉक हो जाते हैं | जिससे यह उसी गति से घूमता है। यदि ड्राइव डिस्क धीमी हो जाती है या घूमना बंद कर देती है, तो ड्राइव डिस्क के दांत ड्राइव डिस्क के दांतों पर फिसल जाते हैं और घूमना जारी रखते हैं | जिससे (धीमी) ड्राइविंग गियर के सापेक्ष संचालित गियर के गति अंतर के अनुपात में विशिष्ट क्लिकिंग ध्वनि उत्पन्न होती है। .
अधिक परिष्कृत और ऊबड़-खाबड़ रचना में संचालित सिलेंडर के अंदर स्प्रिंग-लोडेड स्टील रोलर (बहुविकल्पी) है। दिशा में घूमते हुए, रोलर्स सिलेंडर के साथ लॉक हो जाते हैं | जिससे यह एकसमान रूप से घूमता है। धीमी गति से घूमते हुए, या दूसरी दिशा में, स्टील रोलर्स बस सिलेंडर के अंदर फिसल जाते हैं।
अधिकांश साइकिल फ़्रीव्हील लोड को संचारित करने के लिए दो या अधिक स्प्रिंग-लोडेड, कठोर स्टील शाफ़्ट (उपकरण) के साथ आंतरिक रूप से स्टेप-टूथ ड्रम का उपयोग करते हैं। अधिक पंजे पहनने को फैलाने में सहायता करते हैं और अधिक विश्वसनीयता देते हैं | चूंकि, जब तक कि उपकरण को साइकिल के घटकों में सामान्य रूप से नहीं पाया जाता है | तब तक दो से अधिक पंजे की एक साथ संभवतः ही कभी हासिल की जाती है।
लाभ और हानि
इसकी प्रकृति से, फ्रीव्हील तंत्र स्वचालित क्लच के रूप में कार्य करता है | जिससे मैन्युअल गियरबॉक्स में गियर को बदलना संभव हो जाता है, या तो क्लच पेडल को निराश किए बिना ऊपर या नीचे स्थानांतरित करना, मैन्युअल क्लच के उपयोग को स्थिर या रुकने से प्रारंभ करने तक सीमित करना है। साब फ़्रीव्हील को ड्राइवर द्वारा क्रमशः लीवर को धक्का देकर या खींचकर लगाया या हटाया जा सकता है। यह फ्रीव्हील हब के साथ मुख्य शाफ्ट को लॉक या अनलॉक करता है।
कार्बोरेटेड इंजन (इंजन ब्रेक पर ईंधन बंद किए बिना) और मैनुअल क्लच पर कम घिसाव के बिना फ्रीव्हील ऑटोमोबाइल में थोड़ी उत्तम ईंधन अर्थव्यवस्था उत्पन्न करता है | किंतु ब्रेक पर अधिक पहनने की ओर जाता है | क्योंकि अब इंजन ब्रेक लगाना करने की कोई क्षमता नहीं है | यह पहाड़ी क्षेत्रों में चलने वाले ट्रक और ऑटोमोबाइल पर उपयोग के लिए फ़्रीव्हील ट्रांसमिशन को खतरनाक बना सकता है, | क्योंकि वाहन की गति को सीमित करने के लिए लंबे समय तक और निरंतर ब्रेक लगाने से जल्द ही ब्रेक-प्रणाली ओवरहीटिंग हो जाता है और कुछ ही समय में कुल विफलता हो जाती है।
उपयोग
कृषि उपकरण
कृषि उपकरणों में ओवररनिंग क्लच का उपयोग सामान्यतः उच्च जड़त्वीय भार वाले घास के बेलरों और अन्य उपकरणों पर किया जाता है | विशेष रूप से जब बिना लाइव पावर टेक अफ (पीटीओ) के ट्रैक्टर के साथ संयोजन में उपयोग किया जाता है। लाइव पीटीओ के बिना, उच्च जड़त्वीय भार के कारण ट्रैक्टर आगे बढ़ना जारी रख सकता है | तथापि फुट क्लच दब गया हो, असुरक्षित स्थिति उत्पन्न करता है। इन परिस्थितियों में पीटीओ से लोड को डिस्कनेक्ट करके, ओवररनिंग क्लच सुरक्षा में सुधार करता है। इसी तरह, कई शक्तिहीन 'पुश' घास काटने की मशीन ब्लेड को चलाने के लिए फ्रीव्हील का उपयोग करते हैं | ये उच्च गति पर घूमने के लिए गियर या चेन-चालित होते हैं और फ्रीव्हील उनके कोणीय गति को ड्राइव के माध्यम से विपरीत दिशा में स्थानांतरित होने से रोकता है | जब मशीन रुक जाती है।
इंजन स्टार्टर्स
प्रकार के सुरक्षात्मक उपकरण के रूप में इंजन स्टार्टर्स पर फ्रीव्हील असेंबली का भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इंजन को चालू करने के लिए ऑटोमोबाइल सेल्फ स्टार्टर को सामान्यतः 3,000 RPM पर स्पिन करने की आवश्यकता होती है। जब इंजन प्रारंभ होने के बाद किसी भी समय के लिए कुंजी को स्टार्ट पोजीशन में रखा जाता है, तो स्टार्टर इतनी तेजी से स्पिन नहीं कर सकता है कि वह चक्का के साथ बना रहे। स्टार्टर गियर और फ्लाईव्हील (लगभग 15 या 20: 1) के बीच अत्यधिक गियर अनुपात के कारण यह स्टार्टर आर्मेचर को खतरनाक रूप से उच्च गति पर घुमाएगा, जिससे विस्फोट हो सकता है | जब आर्मेचर में लिपटे तांबे के कॉइल पर काम करने वाला सेंट्रिपेटल बल अब विरोध नहीं कर सकता है। केन्द्रापसारक बल उन पर कार्य कर रहा है। फ़्रीव्हील या ओवररन क्लच के बिना स्टार्टर्स में यह बड़ी समस्या होगी | क्योंकि फ्लाइव्हील लगभग 1,000 RPM पर बेकार घूमने के साथ, स्टार्टर, यदि फ़्लाइव्हील के साथ जुड़ा हुआ है, तो 15,000 और 20,000 RPM के बीच स्पिन करने के लिए अशक्त होगा। जब इंजन चालू हो जाता है और चल रहा होता है, तो ओवररन क्लच फ्लाईव्हील से स्टार्टर को छोड़ देता है और इंजन के चलने के समय गियर को फिर से मेश करने से रोकता है |(जैसा कि इग्निशन कुंजी के आकस्मिक मोड़ में) इलेक्ट्रिक स्टार्टर मोटर के साथ अब कई मोटरसाइकिलों में फ्रीव्हील क्लच का उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग अधिकांश ऑटो स्टार्टर्स पर उपयोग किए जाने वाले बेंडिक्स ड्राइव के प्रतिस्थापन के रूप में किया जाता है | क्योंकि यह प्रारंभिक प्रणाली की विद्युत आवश्यकताओं को कम करता है।
वाहन प्रसारण
ऊपर सूचीबद्ध मोटर वाहन उपयोगों के अतिरिक्त (अर्थात दो-स्ट्रोक-इंजन वाहनों और प्रारंभिक चार-स्ट्रोक साबों में), कुछ लक्जरी या अप-मार्केट पारंपरिक कारों (जैसे पैकर्ड , रोवर कंपनी और कॉर्ड ऑटोमोबाइल) में फ़्रीव्हील का उपयोग किया गया था। 1930 के दशक में 1960 के दशक में इस अवधि के कुछ इंजन बंद थ्रोटल और उच्च इंजन की गति के साथ पिस्टन के छल्ले से तेल पास करने के लिए भी प्रवृत्त थे | जब दहन कक्ष में थोड़ा सा वैक्यूम उच्च तेल के दबाव और तेजी से मोड़ से छप स्नेहन के उच्च स्तर के साथ संयुक्त होता है। क्रैंकशाफ्ट से तेल दहन कक्ष में प्रवेश करता है।
फ्रीव्हील का कारण था कि इंजन ओवररन पर अपनी निष्क्रिय गति पर लौट आया, इस प्रकार इंजन और गियरबॉक्स दोनों से ध्वनि कम हो गया और तेल की खपत कम हो गई थी। यदि आवश्यक हो तो इंजन ब्रेकिंग प्रदान करने के लिए तंत्र को सामान्यतः लॉक किया जा सकता है। 1948 से 1951 तक मूल लैंड रोवर श्रृंखला वाहन में फ्रीव्हील का भी उपयोग किया गया था। इसने ट्रांसमिशन में 'विंड-अप' बलों से बचकर वाहन को स्थायी 4 व्हील ड्राइव प्रणाली की अनुमति दी। इस प्रणाली ने काम किया, किंतु अप्रत्याशित हैंडलिंग का उत्पादन किया, विशेष रूप से फिसलन की स्थिति में या रस्सा खींचते समय, और पारंपरिक चयन योग्य 4WD प्रणाली द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था।
द्वितीय विश्व युद्ध के समय, आनंद के माध्यम से शक्ति (वोक्सवैगन कुबेलवेगन| कुबेलवेगन, वोक्सवैगन श्विमवेगन) द्वारा उत्पादित सैन्य वोक्सवैगन वाहनों को दो फ्रीव्हील्स से बना ZF फ्रेडरिकशफेन लिमिटेड स्लिप डिफरेंशियल प्रणाली के साथ फिट किया गया था | जिसने पूरे इंजन की शक्ति को भेजा दो पहियों का सबसे धीमा मोड़ दिया था ।[1] अन्य कार निर्माताओं ने स्वचालित क्लच के रूप में इंजन और गियरबॉक्स के बीच फ़्रीव्हील लगाया। एक बार जब ड्राइवर ने थ्रोटल को छोड़ दिया और वाहन ओवररन पर था, तो फ़्रीव्हील बंद हो गया और चालक क्लच पैडल का उपयोग किए बिना गियर बदल सकता था। यह सुविधा मुख्य रूप से भारी चंगुल वाली बड़ी, लक्ज़री कारों और बिना सिंक्रोमेश वाले गियरबॉक्स में दिखाई दी, क्योंकि फ्रीव्हील ने चिकनी और शांत बदलाव की अनुमति दी थी। सिट्रॉन ने तथाकथित 'ट्रैफिक क्लच' बनाने के लिए फ़्रीव्हील और केन्द्रापसारक क्लच को संयोजित किया था | जो ड्राइवर को क्लच का उपयोग किए बिना प्रारंभ करने, रोकने और निचले गियर को बदलने देता है। यह सिट्रॉन 2CV और इसके डेरिवेटिव पर विकल्प था और, जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है, भीड़भाड़ वाले शहरी क्षेत्रों में ड्राइविंग के लिए लाभ के रूप में विपणन किया गया था। इसी तरह, साब 93 वैकल्पिक सैक्सोमैट क्लच के साथ उपलब्ध था।
फ़्रीव्हीलिंग तंत्र का सामान्य उपयोग स्वचालित प्रसारण में होता है। उदाहरण के लिए पारंपरिक, हाइड्रोलिक जनरल मोटर्स ट्रांसमिशन जैसे टर्बो-हाइड्रैमैटिक 400 चयनित गियर से कम सभी गियर में फ़्रीव्हीलिंग प्रदान करते हैं। उदाहरण के लिए, यदि तीन-गति संचरण पर गियर चयनकर्ता को 'ड्राइव'(3)-'सुपर'(2)-'कम'(1) लेबल किया गया है और ड्राइवर ने 'सुपर' का चयन किया है, तो ट्रांसमिशन फ्रीव्हील यदि पहला गियर है व्यस्त, किंतु दूसरे या तीसरे गियर में नहीं; यदि 'ड्राइव' में यह पहले या दूसरे में फ्रीव्हील करता है; अंत में, यदि कम में, यह किसी भी गियर में फ्रीव्हील नहीं करता है। यह चालक को विभिन्न गतियों पर इंजन ब्रेकिंग प्रदान करने के लिए निचली श्रेणी का चयन करने देता है, उदाहरण के लिए खड़ी पहाड़ी से उतरते समय होता है।
ओवरड्राइव (यांत्रिकी) यूरोप में लैकॉक डी नॉर्मनविले द्वारा निर्मित लॉक मोड (1:1) और ओवरड्राइव मोड के बीच पारंपरिक क्लच पेडल के उपयोग के बिना चिकनी गियर परिवर्तन की सुविधा के लिए फ्रीव्हील का उपयोग किया गया था। फ़्रीव्हील आउटगोइंग एक्सल को आउटगोइंग एक्सल में लॉक मोड डिसइंगेजिंग के लिए शंक्वाकार क्लच और ओवरड्राइव मोड संलग्न करने के लिए क्लच के बीच संक्षिप्त संक्रमण अवधि में लॉक कर देता है।[2]
साइकिलें
साइकिल की पुरानी शैली में, जहां फ्रीव्हील तंत्र को गियर असेंबली में सम्मिलित किया जाता है | प्रणाली को कॉगसेट फ्रीव्हील्स कहा जाता है |,जबकि नई शैली, जिसमें फ्रीव्हील तंत्र हब में होता है,जिसको फ्रीहब कहा जाता है।
हेलीकॉप्टर
फ्रीव्हील का उपयोग रोटर क्राफ्ट में भी किया जाता है। जिस तरह साइकिल के पहिए को पैडल की तुलना में तेजी से घूमने में सक्षम होना चाहिए | रोटरक्राफ्ट के ब्लेड को उसके ड्राइव इंजन की तुलना में तेजी से घूमने में सक्षम होना चाहिए। इंजन की विफलता की स्थिति में यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है | जहां मुख्य ट्रांसमिशन में फ्रीव्हील मुख्य और टेल रोटर प्रणाली को ड्राइव प्रणाली से स्वतंत्र रूप से स्पिन करना जारी रखता है। यह निरंतर उड़ान नियंत्रण और ऑटोरोटेशन (हेलीकॉप्टर) लैंडिंग प्रदान करता है।
इतिहास
1869 में, यूएसए के न्यू यॉर्क के पॉकीकीसी के विलियम वैन एंडेन ने साइकिल के लिए फ्रीव्हील का आविष्कार किया था।[3] उनके रचनाओ ने फ्रंट व्हील के साइकिल हब (उस समय के ट्रैली रचनाओं पर संचालित पहिया) में शाफ़्ट उपकरण रखा, जिसने सवार को निरंतर पैडल किए बिना खुद को आगे बढ़ाने की अनुमति देती है ।[4] प्रारंभ में, साइकिल उत्साही लोगों ने फ्रीव्हील के विचार को खारिज कर दिया क्योंकि उनका मानना था कि यह साइकिल के यांत्रिक कार्यों को जटिल बना देगा।[5] साइकिल के प्रति उत्साही लोगों का मानना था कि साइकिल को फ्रीव्हील जैसे किसी अतिरिक्त तंत्र के बिना जितना संभव हो उतना सरल रहना चाहिए।[6]
ब्रिटेन में, 1881 में कोवेंट्री मशीनिस्ट कंपनी के जे. व्हाइट और जी. डेविस द्वारा रोलर फ़्रीव्हील का पेटेंट कराया गया था [7] और चेल्सीमोर ट्राइसाइकिल के लिए फिट किया गया, किंतु सुरक्षा साइकिल के लिए फ्रीव्हील फिट करने के अग्रदूत लिनले और बिग्स लिमिटेड (व्हिपेट (साइकिल) के रूप में व्यापार) थे | जिन्होंने 1894 की गर्मियों से फ्रीव्हील फिट किया था,| जिससे उनके संचालन में सहायता मिल सके। 2-गति 'प्रोटीन' गियर चूंकि 1899 तक यूके साइकिल निर्माण में व्यापक रूप से अपनाया गया था | सामान्यतः बैक-पेडल ब्रेक के साथ फ्रीव्हील का निर्माण होता था, और उपस्थिता साइकिलों के लिए रूपांतरण की प्रस्तुत की जाती थी।[8][9]
1899 में, संयुक्त राज्य अमेरिका में उसी प्रणाली को " तटपोत ब्रेक " के रूप में जाना जाता था | जो सवारों को पीछे की ओर पेडल करके ब्रेक लगाने देता था और फ्रीव्हील तंत्र को सम्मिलित करता था।[10] सदी के अंत में, यूरोप और अमेरिका के अन्दर साइकिल निर्माताओं ने अपनी अधिकांश साइकिलों में फ़्रीव्हील तंत्र को सम्मिलित किया था | किंतु अब वैन एंडेन के प्रारंभिक रचना के विपरीत फ़्रीव्हील को साइकिल के पिछले स्प्रोकेट में सम्मिलित किया गया था।[11]
1924 में, फ्रांसीसी फर्म ले साइक्लो ने दो स्प्रोकेट फ्रीव्हील के साथ गियर-शिफ्टिंग साइकिल प्रस्तुत की, जो सवारों को अधिक आसानी से ऊपर जाने देती है। 1920 के दशक के उत्तरार्ध में, ले साइक्लो ने डबल जंजीर के साथ संयोजन में फ्रंट और रियर ड्रेलर दोनों का उपयोग करना प्रारंभ किया, | जिससे साइकिल को कई गियर मिले। 1930 के दशक की प्रारंभ में, ले साइक्लो ने चार स्प्रोकेट फ़्रीव्हील का आविष्कार किया, और कई वर्षों बाद कंपनी ने चार स्प्रोकेट फ़्रीव्हील को ट्रिपल चेनिंग के साथ जोड़ दिया था | जिससे साइकिल को बारह गियर मिले।[12]
1960 और 1970 के दशक में, जापानी निर्माताओं ने पटरी से उतरने के अपने स्वयं के संस्करण प्रस्तुत किए। सनटूर ने विशेष रूप से 1964 में तिरछा समांतर चतुर्भुज रियर डिरेलियर रचना प्रस्तुत किया, जो चरखी को फ़्रीव्हील के प्रत्येक कॉग के करीब रखने के लिए झुका हुआ है | क्योंकि यह अपने यूरोपीय समकक्षों की तुलना में चिकनी और उत्तम स्थानांतरण प्रदान करता है। 1980 के दशक में जब सनटूर का पेटेंट समाप्त हो गया, तो डिरेलियर का यह संस्करण मानक बन गया, और आज के रचनाओं के लिए अभी भी मॉडल है।[13]
यह भी देखें
- स्लिपर क्लच
- स्प्रैग क्लच
- साब 96 ट्रेन चलाओ
संदर्भ
- ↑ ZF-Axial-Selbstsperrdifferential Typ B70 Beschreibung und Wartung, DE: Zahnradfabrik Friedrichshafen AG, July 1941.
- ↑ "How it Works: The Laycock Overdrive System". Retrieved 2 January 2016.
- ↑ Anden, William van "Improvement in velocipedes" U.S. patent no. 88,238 (issued: 23 March 1869).
- ↑ "वैन एंडेन डेक्सटर वेलोसिपेडे". National Museum of American History. Retrieved 8 April 2013.
- ↑ Herilihy, David (2004). Bicycle: The History. New Haven and London: Yale University Press. p. 136.
- ↑ Herilihy, David (2004). Bicycle: The History. New Haven and London: Yale University Press. p. 311.
- ↑ J. White G. Davies, UK Patent 512 of 1881, https://collection.sciencemuseumgroup.org.uk/objects/co25837/roller-clutch-as-fitted-to-cheylesmore-tricycle
- ↑ The Free Wheel, Cycling, 26 Aug 1899, pp28-32
- ↑ "Fortune and Bantham are fitting the cheapest and most effective back-pedalling brake to any machine on the market", Bradford Daily Telegraph, 12 Aug 1899, p1
- ↑ Herilihy, David (2004). Bicycle: The History. New Haven and London: Yale University Press. p. 297.
- ↑ Herilihy, David (2004). Bicycle: The History. New Haven and London: Yale University Press. p. 310.
- ↑ Herilihy, David (2004). Bicycle: The History. New Haven and London: Yale University Press. pp. 353–355.
- ↑ Herilihy, David (2004). Bicycle: The History. New Haven and London: Yale University Press. p. 365.
