クラッチ
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この項目では、機械要素のクラッチについて説明しています。その他の用法については「クラッチ (曖昧さ回避)」をご覧ください。
自動車用乾式単板クラッチの模式図 : クラッチプレート(中央)はプレッシャープレート(右)のプレートスプリング(ダイヤフラムスプリング)に押さえつけられ、摩擦力により動力を伝達している。クラッチペダルの操作によりレリーズフォーク(クラッチレバー)の端部に荷重がかかり(黒色矢印)、レリーズベアリング(スラストベアリング)がプレートスプリングの中心付近を押すことでプレートスプリングによる圧着荷重が解放され、回転を遮断する。この図のレリーズフォークはプレートスプリングを原動機の方向に押す「プッシュ式」であるが、原動機から離す方向へプレートスプリングを引く「プル式」もある。

クラッチ(: Clutch)は、2つの物を勘合させた状態で固定や切り離しを行う機械要素。機械的に噛み合う構造や摩擦力を利用した構造のほか、粘性や電磁力を用いる方式がある。

主に2つの動力伝達軸の間で回転を伝達したり遮断したりする用途で用いられる[1]。軸を掴んだり離したりする用途でも使われる[2]
概要

クラッチは、伝達元と伝達先の軸の回転が異なる状態で動作する必要がある場合に用いられる。たとえば、電動モーターにより動作のきっかけを作り、定常運転中はモーターを動力として利用しない機械では、モーターが回転抵抗とならないようにクラッチを利用して回転を遮断する場合がある。また自動車などで原動機内燃機関を用いる場合、内燃機関は停車中も原動機の運転状態を維持し、発進時などに滑らかにトルクを伝達するために走行用のクラッチが利用される。あるいは1つの動力源から複数の要素を選択的に駆動する際にもクラッチが用いられて動力の伝達先が切り替えられる。

動力が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、動力を完全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。
種類代表的なクラッチ
1.角型つめ
2.台形つめ
3.三角つめ
4.スパイラルつめ
5.のこ歯つめ
6.摩擦クラッチ(円盤)
7.摩擦クラッチ(円錐)
8.トルクリミッタ
9.ワンウェイ・クラッチ

クラッチの種類はトルクを伝達する機構や、切断と接続を切り替える方式により分類される。トルクの伝達には機械的な噛み合いや摩擦のほか、流体による伝達や磁力による伝達が利用される。断接機構には人力を油圧やリンク機構、コントロールケーブルを介して操作する方式や、ソレノイドや負圧アクチュエータにより動作する方式、クラッチ自身の回転で生じる遠心力を利用した方式がある。
噛み合いクラッチ

ドッグクラッチや確動クラッチとも呼ばれ、互いに噛み合う爪により動力を伝達する方式である、爪の断面形状には矩形や三角形、台形などがあり、逆方向の回転にはトルクを伝達せずに噛み合わない形状としたものもある。滑ることなくトルクを伝達する一方、伝達トルクを調整することはできず、回転速度の差が大きい場合は互いの爪が弾き合って噛み合うことができない。

代表的な例としては自動車などのトランスミッション内や自動式デフロックの内部の伝達機構、自転車用の内装変速機にて用いられている。
摩擦クラッチ

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)円錐クラッチの模式図:
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

摩擦力により動力を伝達するクラッチで、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。摩擦部が円板形状のディスククラッチ(: disk clutch)、円筒形状のドラムクラッチ(: drum clutch)、円錐形状の円錐クラッチがある[3]。円錐クラッチは同じ外径で同じ圧着加重のディスククラッチと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ばねゴムによる衝撃吸収機構を備える場合がある。ディスククラッチの一種として、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

ディスク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で広く用いられている。

円錐クラッチは戦前の自動車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。
遠心クラッチ詳細は「遠心クラッチ」を参照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。

遠心クラッチは摩擦クラッチの一種で、遠心力によって圧着されるクラッチであり、入力軸の回転数が上がると自動的に接続される。


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出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)
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