ذراع التوصيل، أو ما يُعرف اختصاراً بذراع المكبس، هو القطعة النحيلة التي تصل بين المكبس وعمود المرفق داخل محرك الاحتراق الداخلي الترددي. وُجد هذا الجزء ليحل مشكلة هندسية أساسية: المكبس يتحرك في خط مستقيم صعوداً وهبوطاً داخل أسطوانة المحرك، بينما يجب على المحرك أن ينتج حركة دورانية تدير العجلات. ومن دون وسيلة تترجم إحدى الحركتين إلى الأخرى، تتعذر الاستفادة من الطاقة المنبعثة عن الاحتراق على شكل عزم دوران مفيد. ولكل أسطوانة في المحرك التقليدي ذراع توصيل خاص بها، فالمحرك رباعي الأسطوانات يحمل أربعة أذرع، ومحرك V8 يحمل ثمانية.
يتكوّن الذراع ميكانيكياً من ثلاث مناطق. الطرف الصغير يحمل مسمار المكبس الذي يتمفصل مع المكبس، والساق الطويلة أو الجسم تتحمل الحِمل، والطرف الكبير الأوسع يطوّق محور عنق عمود المرفق. ويُشطر الطرف الكبير إلى نصفين يُربطان معاً بالمسامير لكي يمكن تركيبه حول العنق المُزاح، مع وجود قشرة محمل مستوٍ رقيقة بين الذراع والعنق تُغذّى بالزيت المضغوط. وعندما يهبط المكبس في شوط القدرة، يدفع الذراع عنق المرفق جانبياً، ولأن هذا العنق مُزاح عن محور عمود المرفق، يتحوّل الدفع الخطي إلى ازدواج دوراني. وتعمل الوصلة نفسها بالعكس في الأشواط الأخرى، إذ يسحب زخم عمود المرفق المكبس صاعداً مجدداً داخل الأسطوانة.
أما الأحمال التي يتحملها الذراع فهي قاسية ومتعاكسة باستمرار. ففي كل دورة يتعرض بالتناوب للانضغاط أثناء الاحتراق وللشد عند إبطائه المكبس في أعلى الشوط، ويتصاعد هذا الشد بحدّة مع ارتفاع سرعة المحرك. لذا يجب أن يكون الذراع قوياً وصلباً جداً تحت الانضغاط ليقاوم الانبعاج، وخفيفاً قدر الإمكان في آنٍ معاً، لأن كتلته تضاف إلى القوى الترددية والدورانية التي يتعيّن على المحرك احتواؤها. وهذا التوتر بين القوة والخفّة هو ما يحكم تصميمه.
تُصنع غالبية الأذرع من الفولاذ المطروق لما يوفّره من نسبة ممتازة بين القوة والوزن، بينما تلجأ محركات الأداء والسباقات في كثير من الأحيان إلى الألمنيوم أو التيتانيوم المطروق لتقليل الكتلة الترددية، وتستخدم بعض محركات البنزين كبيرة الإنتاج أذرعاً مطروقة بالمساحيق أو ذات أغطية مشروخة لتصنيع رخيص ودقيق. ويوفّر مقطعه المميز على شكل حرف I أو H أقصى صلابة بأقل قدر من المادة.
ولأن ذراع التوصيل يقع في قلب مسار القوى داخل المحرك، فإن انكساره من أشد الأعطال كارثية. فالذراع المكسور أو المقذوف، الذي ينجم غالباً عن الإفراط في رفع الدوران أو نقص الزيت في محمل الطرف الكبير أو القفل الهيدروليكي، قد يخترق علبة المرفق، وهو حدث يُوصف بأن المحرك «قذف ذراعاً». ويستلزم هذا الضرر دائماً تقريباً إعادة بناء المحرك بالكامل أو استبداله، ولهذا تكتسي إمدادات زيت المحامل وحدود الدوران كل هذه الأهمية عملياً.
- يربط المكبس بعمود المرفق
- يحوّل حركة المكبس الخطية إلى حركة دورانية
- يجب أن يكون خفيفاً وقوياً جداً، وعادةً من الفولاذ المطروق
- فشل ذراع التوصيل يدمّر المحرك عادةً