前のページ 1/2 次のページ

クラッチ (Clutch) は、回転動力を伝達するための機械要素の一つである。入力軸と出力軸を機械的あるいは電磁的に結合し、原動機軸の回転を被駆動軸に伝えるもので、結合を解くことにより被駆動軸への回転の伝達を止めることができる。

内燃機関のように短時間に頻繁に起動・停止を繰り返すことが困難な原動機では、出力の伝達を一時的に停止するためには必須である。

また、起動停止が容易な電動機(モーター)においても、回転子の慣性のため瞬時に定格回転に達したり、停止することは困難である。電動機は一定回転数にしておき、その回転をクラッチで伝達すると意図したタイミングで回転力のオン・オフを行うことができる。

◆クラッチの分類

◇噛み合いクラッチ

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。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。

◇湿式・乾式クラッチ

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。なお、乾式においてもクラッチを繋いだ際のタッチを穏やかにする為に、クラッチ板円周方向に複数の「ダンパースプリング」を設ける事が多い。

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(ちなみにヤンマー製の農耕用トラクターの場合、ごく一部の30馬力以下の小型クラス(1500cc以下の小型特殊自動車区分の農耕用トラクター。例として「ヤンマートラクターEF324(24馬力)」、同「EF330VJ(30馬力)」等)にも存在する)で広く用いられている他、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他、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他、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。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事や、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。

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更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

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。

◇遠心クラッチ

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。

行程としては、

#原動機の回転数が上がる

#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

#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)

#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。

◇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、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る。

◇ 流体クラッチ

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、ガソリンターボ車とディーゼルエンジン車に採用された。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、マツダは低速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。

【補足】

マツダの「トルクグライド」はロータリーエンジン特有のトルク変動で発生するクラッチディスクのヂャダーの回避と低速域での車体振動を防止するため、MT車のみにエンジンオイルを流体として13B型エンジンに一時期採用された。

◆クラッチの操作

クラッチは、エンジンからの駆動力を駆動輪に伝え、またその伝え具合を調整する働きを持つ。エンジンからの駆動力が駆動輪にまったく伝わっていない状態を「クラッチが切れている」と表現し、この状態にすることを「クラッチを切る」という。反対に、エンジンからの駆動力を完全に駆動輪に伝えている状態を「クラッチがつながっている」と表現し、この状態にすることを「クラッチをつなぐ」という。

◇四輪車

 シフトチェンジ

前のページ 1/2 次のページ

・クラッチ page1

・クラッチ page2