「クラッチ」の版間の差分

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[[摩擦力]]により動力を伝達するクラッチである。入力軸と出力軸の回転速度に差があっても、圧着荷重を調節することで滑りながらなめらかにトルクを伝達することができる。また、機械的に噛み合う構造ではないため、入力軸と出力軸の位相差に関わりなく接続が可能である。摩擦部は平面の円板形のものと円錐形のものがある。円錐形の物は'''コーンクラッチ'''とも呼ばれ、同じ外径で同じ圧着加重の円板形の摩擦面に比べると面圧を高くでき、トルク伝達の許容量をより高くできる。また、摩擦面が[[潤滑油]]で[[潤滑]]された湿式と、潤滑されない乾式があり、湿式は耐[[摩耗]]性や冷却性に優れ、潤滑油がクラッチ接続時の衝撃を吸収する。これに対して乾式は構造が単純で保守性が高く、潤滑油の粘性による動力の伝達が生じない。いずれの場合も急速にクラッチを接続した際のトルク伝達の衝撃を和らげるために[[バネ]]や[[ゴム]]による衝撃吸収機構を備える場合がある。トルク伝達の許容量を保ったまま外径を小さくするため、複数の円板を交互に重ねた'''多板クラッチ'''とする場合もある
 
円盤形の摩擦クラッチは自動車などの走行クラッチとして広く用いられている。このうち、湿式クラッチは[[オートバイ]]で広く用いられているほか、一部の農業機械で用いられている。オートバイでは湿式多板クラッチを採用する場合が多い。乾式クラッチは[[マニュアルトランスミッション]]の自動車の大半に、1枚の出力円板を持つ単板のものが用いられているほか、スポーツカーの一部やレーシングカー、オートバイに多板のものが用いられている
 
円錐クラッチは戦前以前の自動車([[フォード・モデルT]]など)や[[戦車]]などの軍用車両の[[マニュアルトランスミッション]]で一般的であった。[[パワーボート]]でも円錐クラッチが用いられているほか、自動車の[[マニュアルトランスミッション]]に内蔵されるシンクロメッシュ機構に小型の円錐クラッチが用いられている。なお、自動車用として円錐クラッチを用いる例としては、[[カーレース|レース]]、[[ラリー]]あるいは[[エンデューロ]]等の競技車両がある。
乾式クラッチは[[マニュアルトランスミッション]]の自動車の大半に、1枚の出力円板を持つ単板のものが用いられているほか、スポーツカーの一部やレーシングカー、オートバイに多板のものが用いられている。エンジンをチューンしてパワーアップした乗用車では摩擦材を[[ブレーキパッド]]と同じメタル系の材質に替えたシングルプレートクラッチのほか、ツインプレートやトリプルプレートといった多板クラッチに換装することがある。こうしたクラッチ板は一般的に'''強化クラッチ'''と呼ばれている<ref>なお、こうした強化クラッチではクラッチ接続時のロスを極限まで減らすことや、クラッチ板自体の重量を軽量化する目的で一般的な単板クラッチで設けられているダンパースプリングを省略する場合がある。</ref>。ドゥカティや一時期のレーサーレプリカなどでは乾式多板クラッチを採用している車種もあり、クラッチが切れた状態ではカラカラと特徴的な音がする。エンジンオイルの攪拌抵抗を受けず交換が容易など、レースの世界ではメリットがあるが、耐久性に難があり[[ジャダー]]が出やすく、コストも手間もかかるので一般的ではない。またBMW、[[モト・グッツィ]]などの縦置きエンジン車は、四輪と同じ構造の乾式単板である。
 
==== 遠心クラッチ ====
円錐クラッチは戦前以前の自動車([[フォード・モデルT]]など)や[[戦車]]などの軍用車両の[[マニュアルトランスミッション]]で一般的であった。[[パワーボート]]でも円錐クラッチが用いられているほか、自動車の[[マニュアルトランスミッション]]に内蔵されるシンクロメッシュ機構に小型の円錐クラッチが用いられている。なお、自動車用として円錐クラッチを用いる例としては、[[カーレース|レース]]、[[ラリー]]あるいは[[エンデューロ]]等の競技車両がある。
 
=== 流体クラッチ ===
{{see|流体継手}}
液体で満たされた密閉容器の中に2つの羽根車が対峙しており、それぞれが入力軸と出力軸に連結されている。入力軸側の羽根車が回転して液体に流れを生じさせ、出力軸側の羽根車が液体の流れを受け止めて回転する。この原理を発展させて、流体の運動エネルギーを回生してトルクを増幅する機構を持ったものはトルクコンバータと呼ばれる。
 
自動車用途ではAT搭載車で広く普及しているほか、MT搭載車でも摩擦クラッチと組み合わせて採用された例がある。三菱は主に{{要出典範囲|date=2014年11月|大トルクを発生するエンジンにおいてクラッチの繋がりをスムーズにする目的で}}、1980年に発売された4代目[[三菱・ギャランΣ]]のガソリンターボ車とディーゼルターボ車に「フルードカップリング」として採用した。マツダは{{要出典範囲|date=2014年11月|低回転域のトルクが弱いロータリーエンジンのトルク増幅効果を狙い}}、2代目[[マツダ・ルーチェ|ルーチェ・ロータリー]]や[[マツダ・パークウェイ|パークウェイ・ロータリー26]]などのロータリーエンジン車に「トルクグライド」として採用した。いずれも、通常の5速MTのパターンにATと同じく駐車用のPポジションが設けられている。
 
=== ワンウェイ・クラッチ ===
{{main|ワンウェイクラッチ}}
トルクリミッタとワンウェイ・クラッチは幾分、特殊なクラッチであり、トルクリミッタは規定以上の回転トルクが軸に掛かると回転が滑るようになっており、ワンウェイ・クラッチは定められた一方向の回転しか出力側に伝達せず、逆回転では空回りになる。ワンウェイ・クラッチの中でも代表的なものに「スプラグ・クラッチ」があり、スプラグ (Sprag) と呼ばれるいびつな形状の小片が多数、内蔵されており、片方向に回転する場合にのみ突っ張り合って回転力を伝える構造になっている<ref>[http://www.epilogics.com/md/tekintro.htm Technology Introduction] - EPILOGICS</ref><ref>岡村大著、『機械設計』、日刊工業新聞社、2010年9月30日初版第1刷発行、ISBN 9784526065354</ref>。
 
=== 磁性粉体クラッチ ===
わずかな隙間で対向させた1対の円板などの間に磁性体の粉末を入れておき、磁力を作用させて回転を伝えるクラッチのことを電磁粉体クラッチと呼ぶ。
{{節stub}}
 
=== 遠心クラッチ ===
[[ファイル:CentrifugalClutch.jpg|thumb|250px|[[チェーンソー]]の遠心クラッチ。[[チェーン]]は遠心クラッチの外側に取り付けられた[[スプロケット]]にセットされる。]]
遠心クラッチとは、主として車や自動二輪において原動機の回転力を駆動力として伝達するために用いられており、原動機より伝達された回転力を摩擦抵抗の大きな物質('''クラッチシュー''')により、同軸上にある受け側の装置('''クラッチアウター''')に回転力を伝える装置である。構造が簡単で、動力の伝達・遮断を原動機の回転数の増減という単純な操作で行うことができる。小型バイク(50cc程度)、エンジン式刈り払器、エンジン式ラジコンヘリ(ラジコンカー)等に採用されている。
 
構造が簡単で、動力の伝達・遮断を原動機の回転数の増減という単純な操作で行うことができる。小型バイク(50cc程度)、エンジン式刈り払器、エンジン式ラジコンヘリ(ラジコンカー)等に採用されている。
 
行程としては、
# 原動機の回転数が上がる
 
また、原動機の回転数を下げて遠心力を弱くすることで内部に組み込まれているバネ('''クラッチスプリング''')によってクラッチシューが中心軸側に引き寄せられ、外周との接触部分がなくなると、動力の伝達は遮断される。
 
小型エンジンや[[スクーター]]などの遠心クラッチは上記の制御のみで遠心クラッチの動作が行われているが、[[ホンダ・スーパーカブ]]に代表されるマニュアルトランスミッションのオートバイの場合には、さらに下記のような制御が加わった'''自動遠心クラッチ'''が用いられることが一般的である。
# 自動遠心クラッチの場合にはクラッチの構造自体は湿式多板クラッチと同様である。
# 原動機がアイドリング状態の時にはクラッチスプリングが湿式多板クラッチを押し広げ、伝達が遮断される。
# 湿式多板クラッチの外側には、クランクシャフトと共に回転するドライブプレートに取り付けられたクラッチウエイトが設けられている。
# 原動機の回転数が上がるとクラッチウエイトが遠心力で内側に倒れ込み、湿式多板クラッチを押し付けて動力が伝達する。
# 原動機の回転数が下がるとクラッチウエイトは垂直に起きあがり、伝達が遮断される。
# シフトチェンジの際には変速シャフトに連結されたクラッチカムがクラッチアウター全体を押し込み、強制的にクラッチを切る。
# シフトペダルを踏み続けると、いくら回転が上がっても倒れたクラッチウエイトが湿式多板クラッチに接触できなくなるため、伝達が遮断し続けられる。
# シフトペダルを少しずつ戻すことで徐々にクラッチカムが戻っていき、半クラッチ状態を起こす事が出来る。
 
自動遠心クラッチの伝達機構自体はクラッチスプリングの強さとクラッチウエイトの数のみで制御され、原則として部品組み替え以外に微調整は不可能<ref>アイドリング状態から回転を上げてもクラッチが滑り続ける場合には、原則としてクラッチプレートの交換が必要である。</ref>であるが、唯一クラッチカムの動作タイミングのみはアジャストスクリューで調整可能であることが一般的である。この調整が不十分の場合、シフトペダルを踏んでもクラッチが切れず、逆にペダルを戻しても半クラッチ状態のままになってしまったりするため、注意が必要である。
自動車においては、[[オートクラッチ]]と呼ばれる形式の手動変速システムにおいて、[[サーブ・オートモービル]]が[[:en:Saxomat]]の商標でこの形式のクラッチを採用した事<ref>[http://www.enginesandgearboxes.co.uk/makes/sabb-gearboxes.aspx Saab Gearbox: new & used Monster car gearboxes 99, 900 models.]</ref>が知られている。
 
==== 電磁クラッチ ====
動力の断続を、[[電磁石]]への[[電力]]の断続をもって行う機構である。機構そのものをプーリーに内蔵できるため、サイズを小型化できるメリットがあり、「常時動力伝達の必要のない製品」に多く用いられる。身近な例では[[カーエアコン]]の動力伝達に採用されている(多くの採用例はコンプレッサなどの圧縮装置である)。また、[[スーパーチャージャー]]を装備するエンジンの多くで電磁クラッチが採用され、高回転域に置けるスーパーチャージャーの駆動ロスを低減してスムーズな回転フィールを生み出すことに貢献している。
動力の断続を、[[電磁石]]への[[電力]]の断続をもって行う機構である。
 
機構そのものをプーリーに内蔵できるため、サイズを小型化できるメリットがあり、「常時動力伝達の必要のない製品」に多く用いられる。身近な例では[[カーエアコン]]の動力伝達に採用されている(多くの採用例はコンプレッサなどの圧縮装置である)。また、[[スーパーチャージャー]]を装備するエンジンの多くで電磁クラッチが採用され、高回転域に置けるスーパーチャージャーの駆動ロスを低減してスムーズな回転フィールを生み出すことに貢献している。
 
電磁クラッチは動力の伝達率(自動車で云う半クラッチ領域)を、電流の強さでほぼ無段階に調整できる強みがあり、[[無段変速機|CVT]](無段階変速機)との組み合わせで[[トルクコンバータ]]の代わりとして用いられる例もある。高度電子化の著しい現代の自動車に於いて、電気で直接制御できる電磁クラッチの強みを生かした例といえた。
 
電磁クラッチは自動車パーツには用いられなくなった一方、産業用では現在も使用されている。
[[マニュアルトランスミッション]]では'''オートクラッチ'''の名称で、[[昭和39年]]式[[スバル・360]]に初めて採用された<ref>[http://www.geocities.jp/misamima90/t04.htm オートクラッチ]</ref>。それ以外では[[スバル]]の[[ECVT]] (Electro Continuously Variable Transmission) に採用。
 
=== 流体クラッチ ===
オートクラッチはシフトノブの操作とクラッチ断続の電子制御を連動させる事で、''クラッチペダルを装備しない''操作体系である'''2ペダル式MT'''を実現、まだオートマチックトランスミッションが普及の途上にあった昭和40年代初頭においては、女性や足に負傷や[[身体障害|障害]]を持つ者であっても運転が容易な形式として、一定の需要を喚起する事となった。しかし、オートクラッチはオートマチックトランスミッションの技術の進歩、特に[[トルクコンバーター]]の効率向上と量産による製品価格の低廉化などが原因で、オートマチックトランスミッションに取って代わられる事となった。
{{see|流体継手}}
液体で満たされた密閉容器の中に2つの羽根車が対峙しており、それぞれが入力軸と出力軸に連結されている。入力軸側の羽根車が回転して液体に流れを生じさせ、出力軸側の羽根車が液体の流れを受け止めて回転する。この原理を発展させて、流体の運動エネルギーを回生してトルクを増幅する機構を持ったものはトルクコンバータと呼ばれる。オートマチックトランスミッションを搭載した自動車の走行クラッチとして広く普及している。
 
=== ワンウェイ・クラッチ ===
後にスバルはこの技術を応用してECVTの動力伝達機構として再起を図ったが、ECVTが採用された当時の技術では、通常のMT車で使うテクニックである[[半クラッチ]]の制御が不十分であり、低速走行においてはギクシャク感が目立ち、また上り道でブレーキを使わずにアクセルだけで停止したり、(特に[[スバル・サンバー]]においては)荷物の過積載で走行したりするなど、通常のAT車ではさほど問題とならないような運用であっても電磁クラッチにとっては大きな負担となり、電磁クラッチ部分の故障が頻発。通常の乾板クラッチと比較して部品代が高価であることもネックとなり、ECVTのイメージ悪化の一因となった。この点を反省点として、サンバー・ヴィヴィオのマイナーチェンジでは、一部グレードを除いて通常のATミッションに変更され、プレオ以降は、CVTミッションを全機種採用としながらもロックアップ付トルクコンバータを使用する方式に変更され (i-CVT)、電磁クラッチは今日では自動車のエンジン動力伝達機構としては用いられなくなっている。
{{main|ワンウェイクラッチ}}
ワンウェイクラッチは定められた一方向のみのトルクを伝達し、逆回転では伝達しない。
 
=== 磁性粉体クラッチ ===
電磁クラッチは自動車パーツには用いられなくなった一方、産業用では現在も使用されている。
わずかな隙間で対向させた1対の円板などの間に磁性体の粉末を入れておき、磁力を作用させて回転を伝えるクラッチのことを電磁粉体クラッチと呼ぶ。
{{節stub}}
 
== 自動車等の走行クラッチ ==
 
[[トルクコンバータ]]を搭載したATではトルクコンバータが流体クラッチとしての機能を併せ持っているため、MTのようなクラッチ自体が存在しない。ほかのATでは自動的にクラッチの操作が行われている。
 
乾式クラッチは[[マニュアルトランスミッション]]の自動車の大半に、1枚の出力円板を持つ単板のものが用いられているほか、スポーツカーの一部やレーシングカー、オートバイに多板のものが用いられている。エンジンをチューンしてパワーアップした乗用車では摩擦材を[[ブレーキパッド]]と同じメタル系の材質に替えたシングルプレートクラッチのほか、ツインプレートやトリプルプレートといった多板クラッチに換装することがある。こうしたクラッチ板は一般的に'''強化クラッチ'''と呼ばれている<ref>なお、こうした強化クラッチではクラッチ接続時のロスを極限まで減らすことや、クラッチ板自体の重量を軽量化する目的で一般的な単板クラッチで設けられているダンパースプリングを省略する場合がある。</ref>。ドゥカティや一時期のレーサーレプリカなどでは乾式多板クラッチを採用している車種もあり、クラッチが切れた状態ではカラカラと特徴的な音がする。エンジンオイルの攪拌抵抗を受けず交換が容易など、レースの世界ではメリットがあるが、耐久性に難があり[[ジャダー]]が出やすく、コストも手間もかかるので一般的ではない。またBMW、[[モト・グッツィ]]などの縦置きエンジン車は、四輪と同じ構造の乾式単板である。
 
なお、自動車用として円錐クラッチを用いる例としては、[[カーレース|レース]]、[[ラリー]]あるいは[[エンデューロ]]等の競技車両がある。
 
自動車用途ではAT搭載車で広く普及しているほか、MT搭載車で流体クラッチと摩擦クラッチと組み合わせて採用された例がある。三菱は主に{{要出典範囲|date=2014年11月|大トルクを発生するエンジンにおいてクラッチの繋がりをスムーズにする目的で}}、1980年に発売された4代目[[三菱・ギャランΣ]]のガソリンターボ車とディーゼルターボ車に「フルードカップリング」として採用した。マツダは{{要出典範囲|date=2014年11月|低回転域のトルクが弱いロータリーエンジンのトルク増幅効果を狙い}}、2代目[[マツダ・ルーチェ|ルーチェ・ロータリー]]や[[マツダ・パークウェイ|パークウェイ・ロータリー26]]などのロータリーエンジン車に「トルクグライド」として採用した。いずれも、通常の5速MTのパターンにATと同じく駐車用のPポジションが設けられている。
 
=== 自動クラッチ ===
{{main|セミオートマチックトランスミッション#自動クラッチ車|:en:Saxomat}}
オートマチックトランスミッションが普及する1960年代より以前には、マニュアルトランスミッションのシフト操作と連動してクラッチを自動的に動作させ、クラッチペダルを廃して'''2ペダル式'''とした車種が存在し、日本では'''オートクラッチ'''と呼ばれた。オートマチックトランスミッションの普及と共に一時は廃れたが、[[デュアルクラッチトランスミッション]]の実用化などにより、再び自動クラッチを採用する車種が増えている。[[マニュアルトランスミッション]]では'''オートクラッチ'''の名称で、[[昭和39年]]式[[スバル・360]]に初めて採用された<ref>[http://www.geocities.jp/misamima90/t04.htm オートクラッチ]</ref>。それ以外では[[スバル]]の[[ECVT]] (Electro Continuously Variable Transmission) に採用。オートクラッチはシフトノブの操作とクラッチ断続の電子制御を連動させる事で、''クラッチペダルを装備しない''操作体系である'''2ペダル式MT'''を実現、まだオートマチックトランスミッションが普及の途上にあった昭和40年代初頭においては、女性や足に負傷や[[身体障害|障害]]を持つ者であっても運転が容易な形式として、一定の需要を喚起する事となった。しかし、オートクラッチはオートマチックトランスミッションの技術の進歩、特に[[トルクコンバーター]]の効率向上と量産による製品価格の低廉化などが原因で、オートマチックトランスミッションに取って代わられる事となった。後にスバルはこの技術を応用してECVTの動力伝達機構として再起を図ったが、ECVTが採用された当時の技術では、通常のMT車で使うテクニックである[[半クラッチ]]の制御が不十分であり、低速走行においてはギクシャク感が目立ち、また上り道でブレーキを使わずにアクセルだけで停止したり、(特に[[スバル・サンバー]]においては)荷物の過積載で走行したりするなど、通常のAT車ではさほど問題とならないような運用であっても電磁クラッチにとっては大きな負担となり、電磁クラッチ部分の故障が頻発。通常の乾板クラッチと比較して部品代が高価であることもネックとなり、ECVTのイメージ悪化の一因となった。この点を反省点として、サンバー・ヴィヴィオのマイナーチェンジでは、一部グレードを除いて通常のATミッションに変更され、プレオ以降は、CVTミッションを全機種採用としながらもロックアップ付トルクコンバータを使用する方式に変更され (i-CVT)、電磁クラッチは今日では自動車のエンジン動力伝達機構としては用いられなくなっている。
オートマチックトランスミッションが普及する1960年代より以前には、マニュアルトランスミッションのシフト操作と連動してクラッチを自動的に動作させ、クラッチペダルを廃して'''2ペダル式'''とした車種が存在し、日本では'''オートクラッチ'''と呼ばれた。オートマチックトランスミッションの普及と共に一時は廃れたが、[[デュアルクラッチトランスミッション]]の実用化などにより、再び自動クラッチを採用する車種が増えている。
 
=== オートバイ ===
 
創成期には四輪の自動車と同様に、手動レバーによる変速(ハンドシフト)と足踏み式クラッチの組み合わせが一般的だった。足踏み式クラッチの場合、操作方法の違いにより'''ロッカークラッチ''' ({{lang-en-short|Rocker Clutch}}) と'''ノンロッカークラッチ''' ({{lang-en-short|Non-Rocker Clutch}}) に区別される。いずれもレリーズシャフトを軸に揺動するペダル付きのレバーであるが、ロッカークラッチは軸の前後にペダルがありいずれか一方を踏んでクラッチを切り、もう一方を踏んでクラッチを繋ぐ。メーカーによって操作方法が異なり、たとえば[[ハーレー・ダビッドソン]]の場合、後ろのペダルを踏むとクラッチが切れ、足を離してもクラッチはつながらず、前を踏むことでクラッチが繋がる<ref>[http://www.harley-w.com/Clutch-shift.html ハーレーのクラッチ&シフト(ハンドシフトの仕組み)]</ref>。ノンロッカークラッチは軸の前か後ろの一方にのみペダルがあり、踏み込むとクラッチが切れ、足を離すとリターンスプリングの作用によりクラッチが繋がる。ハンドシフトと足踏み式クラッチの組み合わせは'''スーサイド・クラッチ'''([[自殺]]クラッチ、[[:en:Suicide clutch]])とも呼ばれる。
 
小型エンジンや[[スクーター]]などの遠心クラッチは上記の制御のみで遠心クラッチの動作が行われているが、[[ホンダ・スーパーカブ]]に代表されるマニュアルトランスミッションのオートバイの場合には、さらに下記のような制御が加わった'''自動遠心クラッチ'''が用いられることが一般的である。
# 自動遠心クラッチの場合にはクラッチの構造自体は湿式多板クラッチと同様である。
# 原動機がアイドリング状態の時にはクラッチスプリングが湿式多板クラッチを押し広げ、伝達が遮断される。
# 湿式多板クラッチの外側には、クランクシャフトと共に回転するドライブプレートに取り付けられたクラッチウエイトが設けられている。
# 原動機の回転数が上がるとクラッチウエイトが遠心力で内側に倒れ込み、湿式多板クラッチを押し付けて動力が伝達する。
# 原動機の回転数が下がるとクラッチウエイトは垂直に起きあがり、伝達が遮断される。
# シフトチェンジの際には変速シャフトに連結されたクラッチカムがクラッチアウター全体を押し込み、強制的にクラッチを切る。
# シフトペダルを踏み続けると、いくら回転が上がっても倒れたクラッチウエイトが湿式多板クラッチに接触できなくなるため、伝達が遮断し続けられる。
# シフトペダルを少しずつ戻すことで徐々にクラッチカムが戻っていき、半クラッチ状態を起こす事が出来る。
 
== クラッチのメンテナンス ==
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