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| 002クラッチ |
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クラッチとは、エンジンの動力を駆動系に伝えたり 切ったりする、役割を果たすパーツで４つの部品から構成されています。
運転席のクラッチペダルを踏めば 自動車の動力はいったん切れます。
噛み合いクラッチ [編集] 身近に存在する噛み合いクラッチの一例、電子レンジの回転皿の噛み合いクラッチ機構入力軸、出力軸それぞれに取り付けた互いに噛み合う爪を利用し、動力を伝達する形式のもの。摩擦で伝達するのではなく、噛み合いで動力を伝達するため、動力のスリップロスが許されない箇所に使用される。
そのため、トルク伝達を制御する目的では使用されない。
噛み合う歯形としては三角、角、台形がある。歯形によっては逆転運転ができないものもある。 代表的な例としてはドグミッションの内部の伝達機構として用いられている他、スターメーアーチャー社が開発した自転車用の内装変速機にて用いられている。
湿式・乾式クラッチ [編集] 自動車用乾式クラッチディスク（クラッチプレート）の一例 （三菱4G63エンジン用） 摩擦材はメタル系。円周方向に６本のダンパースプリングが設けられた強化型クラッチである。 自動車用乾式クラッチカバーの一例 （三菱4G63エンジン用）両者とも、入力軸と出力軸のそれぞれに接続された円板同士を接触させることで生じる摩擦力により、動力の伝達を行うクラッチである。
湿式クラッチは、潤滑油により円板を潤滑するもので、耐摩耗性や冷却性に優れる。
これに対して乾式クラッチは潤滑を行わないもので、湿式クラッチに比べると構造が単純で保守性が高く、動力の遮断性に優れる。
オイルの抵抗を受けない乾式の方がクラッチの切れは良いが、オイルがダンパーの役割をする湿式の方が繋がる際のタッチが穏やかである[1]。
湿式クラッチはオートバイや一部の中～大型クラスの農耕用トラクターで広く用いられているほか、自動車のオートマチックトランスミッションにおける遊星歯車機構の切替にも用いられている。これらの多くは、小型化のため多数の入力側の円板と出力側の円板（フリクションディスク）を交互に重ねることで、接触面積を増大させた多板クラッチである。
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[2]。
コンパクトさが要求されるオートバイのエンジンは一般的に横置きで、クラッチやトランスミッションと一体式であり、同じオイルで潤滑される。レイアウト上、大径のクラッチ板が使えない代わりに軸方向のスペースに余裕があるので、小径のクラッチ板で枚数を増やした湿式多板クラッチとなっている。オートバイはクラッチの使用頻度が高い上、エンジン回転数も高く、大径のクラッチ板ではさらに線速度が速くなってしまい、負担が大きいので小径湿式多板クラッチは合理的といえる。
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る。
構造的には湿式と同じであるが、エンジンオイルに浸っておらず、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易く、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、ほぼ四輪と同じ構造である。
粉体クラッチ [編集]わずかなすきまで対向させた1対の円板などの間に磁性体の粉を入れておき、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。
このクラッチディスクは製造過程が特殊なため、使用される車は希少である。 この節は執筆中です。
加筆、訂正して下さる協力者を求めています。 遠心クラッチ [編集] 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。
構造が簡単で伝達・遮断がエンジンの回転数で行う単純な操作でおこうことができる。
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、
1.原動機の回転数が上がる 2.原動機より伝達された回転力が遠心力となり、クラッチシューが原動機の回転数に応じて外周方向へ開き始める
3.クラッチシューが開くにつれ、外周にある受け側の装置と徐々に接触してゆく（俗に半クラと呼ばれる状態にある）
4.完全に接触しきると、原動機側の動力が受け側の装置に最大限伝達される また、原動機の回転数を下げて遠心力を弱くすることでクラッチシューに組み込まれているバネ（クラッチスプリング）の力によってクラッチシューが中心軸側に引き寄せられて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。
1.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。
2.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。
3.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。
4.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、湿式他板クラッチを押し付けて動力が伝達する。
5.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。
6.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。
7.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。
8.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[3]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。 電磁クラッチ [編集]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、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。
マニュアルトランスミッションではスバル・レックスに初めて採用された。オートマチックトランスミッションではスバルのECVT(Electro Continuously Variable Transmission)に採用。
しかし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。
70年代から80年代にかけての日本車において、
3ペダルMTのクラッチ機構に流体クラッチを採用した車種が存在した。一つは1980年登場の4代目三菱・ギャランΣで、「フルードカップリング」としてガソリンターボ車とディーゼルターボ車に採用された。
もう一つはマツダが2代目ルーチェ・ロータリーやパークウェイ・ロータリー26等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。
三菱は主に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、マツダは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流体クラッチを採用したが、現在ではMTのクラッチ機構としてはほぼ廃れてしまった[4]。
1. 円錐（コーン）: 雌円錐（female cone) (緑), 雄円錐(male cone)(青)
2. インプットシャフト: スプラインが刻まれており、雄円錐が前後移動する。
3. 摩擦材: 雄円錐側に設けられ、摩擦で動力を伝達する
4. リターンスプリング: クラッチペダルを離すと、雄円錐を雌円錐側に押し戻す。
5. クラッチコントロール: クラッチペダルを踏む事で動力伝達が切られる。
6. アウトプットシャフト: エンジン側の動力を円錐クラッチに伝達するコーンクラッチとも呼ばれるこのクラッチは乾式摩擦クラッチの一種であるが、2つの円板が動力を伝達する乾式円板クラッチと異なり動力伝達に2つの円錐状（テーパー）のコーンを用いる。
円錐クラッチは楔と同じ原理で食い込む動作によって同じサイズの円板クラッチよりも高いトルク伝達性能を持つ。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が、クラッチ機構その物がフライホイールの役割を兼ねる関係上、クラッチ自体の重さ及び操作力が非常に重いことと、円板クラッチの摩擦材が改良されてトルク伝達特性が良くなったことから、現在では円錐クラッチは比較的低速回転の機器を除いては余り使用されなくなった。比較的身近な例として、マニュアルトランスミッションの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、一般的な内燃機関で敢えて円錐クラッチを用いる例としては、レース、ラリー或いはエンデューロ等の競技車両の中でも、乾式多板クラッチですらトルク伝達に不足が生じる程の極限の負荷が掛かると想定される車両で限定的に用いられる他、パワーボートでも円錐クラッチが用いられている。これらの乗り物のエンジンは極端に高出力な上に、クラッチ操作を伴わずに変速を行うことも多いため、円錐クラッチが用いられる。 |
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