「クラッチ」の版間の差分

→‎自動車等の走行クラッチ: 段落の再構成。主観的で誤った記述の独自研究を除去。
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== 自動車等の走行クラッチ ==
[[ファイル:Pedalerie Peugeot 206.jpg|thumb|200px|自動車運転席のペダル。左から'''クラッチペダル'''・[[ブレーキペダル]]・[[アクセルペダル]] ]]
自動車をはじめ、陸上を走行する乗り物や作業機械原動[[内燃関|エンジン]]の動力を駆動輪に伝達する過程にクラッチを介していて、エンジンを停止す場合が多ことなく停車できるようにしてる。[[マニュアルトランスミッション]]を搭載した自動車や農業機械などではディスククラッチが利用されるのが一般的である
 
=== 乗用車・小型貨物車 ===
[[マニュアルトランスミッション]]を搭載した自動車や農業機械では多くの場合、[[操縦席|運転席]]に備えられた足踏み式の[[クラッチペダル]]で操作される。また、ほとんどの場合には運転者から見て左端に配置されており、左足で操作を行う。ペダルを完全に踏み込んだ状態でクラッチが切れ、放した状態でクラッチが繋がる。踏み加減を中間の状態にすると「[[半クラッチ]]」と呼ばれる、滑りながら動力を伝達する状態となる。発進するときやギアチェンジするときに、急にクラッチを繋ぐと[[エンスト]]を起こしたり車体挙動が不安定になったりするため、半クラッチを利用することで滑らかにトルクの伝達を行うことができる。
マニュアルトランスミッションを搭載した乗用車や小型貨物車の場合、'''クラッチディスク'''({{lang-en-short|clutch disk}})と呼ばれる1枚の円板を'''クラッチカバー'''({{lang-en-short|clutch cover}})と呼ばれる圧着機構によって[[フライホイール]]に押しつけて挟む構造の乾式単板ディスククラッチが一般的に利用されている<ref name=masuda>{{cite book|和書|author=益田明|year=2008|title=ひとにやさしい自動車工学基礎講座 NO1自動車の歴史と構造|publisher=工学研究社|isbn=4876465444}}</ref>。クラッチディスクはトランスミッションのインプットシャフトに支持され、スプラインを介してトルクを伝達し、軸方向には自由に摺動できる<ref name=masuda/>。クラッチディスクの基部材である鋼板の両面には'''クラッチフェーシング'''({{lang-en-short|clutch cover}})と呼ばれる摩擦材が取り付けられていて、クラッチフェーシングの材質には繊維や金属粉を樹脂で成型したものが用いられている<ref name=masuda/>。古くは繊維材質のひとつとしてアスベストが用いられていた<ref name=masuda/>。クラッチフェーシングが取り付けられた鋼板と、スプラインを備えたハブとの間には'''トーションスプリング'''({{lang-en-short|torsion spring}})と呼ばれるバネが複数個あり、クラッチ接続時に生じる急激なトルクの変化を緩和している<ref name=masuda/>。クラッチカバーはフライホイールに固定され、エンジンと同じ回転速度で回転する。クラッチカバーにはクラッチディスクの片面にあるクラッチフェーシングと接触し面圧を与える'''プレッシャープレート'''({{lang-en-short|pressure plate}})やプレッシャープレートに圧着荷重を与える'''クラッチスプリング'''({{lang-en-short|clutch spring}})、ならびにそれらを支持し、動作させるための複数の部品が組み込まれ<ref name=masuda/>、これらを含んだサブアッセンブリをクラッチカバーと呼ぶ場合が多い。クラッチスプリングには乗用車や小型貨物車では'''ダイヤフラムスプリング'''({{lang-en-short|diaphragm spring}})と呼ばれる薄い円錐形状の板バネが用いられるのが一般的で、中央付近を軸方向に押す(あるいは引く)ことで円周部が逆方向に移動し、プレッシャープレートにかけた荷重を弱める<ref name=masuda/>。競技用に改造した自動車では摩擦材を変更したりクラッチプレートの枚数を増やすなどといった方法でクラッチ容量を強化する場合がある。またエンジンのトルク変化をよりダイレクトに伝達させるためにトーションスプリングを廃したクラッチプレートが利用される場合もある。
 
[[マニュアルトンスミション]]を搭載した自動車や農業機械で多くの場合、[[操縦席|運転席]]に備えられた足踏み式の[[クラッチペダル]]で操作さを踏み込むとクラッチが切、放した状態でクラッチが繋がる。また、ほとんどの場合にる。ペダルは運転者から見て左端に配置されており、左足で操作を行う。ペダルを完全に踏み込んだ状態でクラッチ切れ、放した状態通常クラッチが繋がる。踏み加減を中間の状態にすると「[[半クラッチ]]」と呼ばれる、滑りながら部分的に動力を伝達する状態となり、踏み加減を調整して滑りと伝達のバランスをとりながら滑らかに繋ぐ操作ができる。特に発進するときやギアチェンジするときにクラッチを繋ぐと[[エンスト]]を起こしたり車体挙動が不安定になったりするため、半クラッチを利用することでして滑らかにトルの伝達ラッチ行うこ繋ぐ技能が必要ができる。
[[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。
 
MTマニュアルトランスミッションを搭載した種に、流体クラッチと摩擦クラッチ組み合わせて採用された例がある。三菱自動車主に{{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。{{要出典範囲|date=2015年10月|自動車競技に用いられる車両には円錐クラッチが用いられる例もある}}
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。
 
[[オートマチックトランスミッション]]を搭載した乗用車では、摩擦クラッチをアクチュエーターによって自動的に断接する方式や、流体クラッチを利用した動力伝達が行われている。1900年代半ば以降は流体クラッチの発展機構である[[トルクコンバータ]]が広く普及した。また、主な動力伝達をトルクコンバーターで行い、流体クラッチに特有の伝達ロスを排除したい走行条件では自動的に断接する摩擦クラッチで伝達するロックアップ機構を備えたものが普及してる。
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。
 
シフトチェンジの操作を運転手が行いクラッチの動作を自動で行う、[[セミオートマチックトランスミッション]]を搭載した車種では、遠心クラッチや電磁摩擦クラッチ、あるいはバキュームアクチュエータで動作する摩擦クラッチが採用されている。クラッチ動作を自動で行う機構を発展させたトランスミッションとして、[[デュアルクラッチトランスミッション]]がある。
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。
 
=== オートバイ ===
マニュアルトランスミッションを搭載したオートバイでは複数のクラッチディスクとプレッシャープレートを交互に重ねて油の中に浸された、湿式多板ディスククラッチを採用する車種が多い。一部の車種では摩擦面に油が介在しない乾式多板ディスククラッチを採用する車種があるほか、縦置きエンジンを搭載した車種では乗用車と同様の乾式単板クラッチを採用する車種もある。乾式多板クラッチはエンジンオイルの攪拌抵抗を受けず交換が容易など、競技用としては利点があるが、耐久性や静粛性が低いため一般的ではない。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。[[ホンダ・スーパーカブ]]などに搭載される、クラッチ操作を不要としたマニュアルトランスミッションでは入力軸の回転によって生じる遠心力を利用してクラッチが繋がり、シフトペダルの操作によってクラッチが切れる機構を設けた湿式多板クラッチが採用されている。
一部の車両を除き、動力の接続は油圧またはワイヤーを介して左手レバーで操作する。ほとんどの車種はリターンスプリングが組み込まれた湿式もしくは乾式多板クラッチが用いられる。左手レバーを握るとクラッチが切れ、レバーの操作を途中で止めることで半クラッチ状態にできる。
 
一部の車両を除き、動力の接続は油圧またはワイヤーを介して左手レバーで操作する。左手レバーを握るとクラッチが切れ、レバーの操作を途中で止めることで半クラッチ状態にできる。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。
 
[[CVT]]を搭載した車種では、遠心クラッチが採用されている。
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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