クラッチのしくみ

マニュアルトランスミッション 車を運転する場合、それが複数のクラッチを持っていることに気付くと驚くかもしれません。そして、オートマチックトランスミッション車を持っている人たちもクラッチを持っていることがわかりました。実際、おそらく毎日目にしたり使用したりするものにはクラッチがたくさんあります。多くのコードレスドリルにはクラッチがあり、チェーンソーには遠心クラッチがあり、一部のヨーヨーにもクラッチがあります。

この記事では、クラッチが必要な理由、車のクラッチがどのように機能するかを学び、クラッチを見つけることができるいくつかの興味深い、そしておそらく驚くべき場所を見つけます。

クラッチは、2つの回転シャフトを持つデバイスで役立ちます。これらのデバイスでは、シャフトの1つは通常、モーターまたはプーリーによって駆動され、もう1つのシャフトは別のデバイスを駆動します。たとえば、ドリルでは、一方のシャフトがモーターによって駆動され、もう一方のシャフトがドリルチャックを駆動します。クラッチは2つのシャフトを接続して、2つのシャフトを一緒にロックして同じ速度で回転させるか、切り離して異なる速度で回転させることができます。

車では、エンジンは常に回転するのでクラッチが必要ですが、車のホイールは回転しません。エンジンを停止せずに車を停止させるには、何らかの方法で車輪をエンジンから切り離す必要があります。クラッチは、それらの間の滑りを制御することにより、回転しているエンジンを回転していないトランスミッションにスムーズに接続することを可能にします。

クラッチがどのように機能するかを理解するには、摩擦について少し知っておくと役立ちます。摩擦は、あるオブジェクトを別のオブジェクトの上でスライドさせるのがどれだけ難しいかを示す尺度です。摩擦は、すべての表面の一部である山と谷によって引き起こされます。非常に滑らかな表面でも、微視的な山と谷があります。これらの山と谷が大きいほど、オブジェクトをスライドさせるのが難しくなります。摩擦について詳しくは、ブレーキのしくみをご覧ください。

クラッチは、クラッチプレートとフライホイールの間の摩擦のために機能します。次のセクションでは、これらのパーツがどのように連携するかを見ていきます。

内容

1. フライホイール、クラッチプレート、フリクション
2. 一般的な問題
3. クラッチの種類

自動車のクラッチ、フライホイールに接続され、エンジンとクラッチプレートに接続し送信。次の図で、これがどのように見えるかを確認できます。

クラッチの分解図

足がペダルから離れると、スプリングがプレッシャープレートをクラッチディスクに押し付け、クラッチディスクがフライホイールを押します。これにより、エンジンがトランスミッション入力シャフトにロックされ、同じ速度で回転します。

クラッチが保持できる力の量は、クラッチプレートとフライホイールの間の摩擦、およびスプリングがプレッシャープレートに加える力の大きさによって異なります。クラッチの摩擦力は、ブレーキのしくみの摩擦のセクションで説明されているブロックと同じように機能しますが、ブロックを地面に押し付ける重量ではなく、スプリングがクラッチプレートを押す点が異なります。

クラッチがどのように接続および解放されるか

クラッチペダルを踏むと、ケーブルまたは油圧ピストンがリリースフォークを押し、スローアウトベアリングがダイヤフラムスプリングの中央に押し付けられます。ダイヤフラムスプリングの中央が押し込まれると、スプリングの外側にある一連のピンにより、スプリングがプレッシャープレートをクラッチディスクから引き離します（以下を参照）。これにより、回転しているエンジンからクラッチが解放されます。

クラッチプレートのスプリングに注意してください。これらのスプリングは、クラッチが接続されている衝撃からトランスミッションを分離するのに役立ちます。

この設計は通常かなりうまく機能しますが、いくつかの欠点があります。次のセクションでは、一般的なクラッチの問題とその他のクラッチの使用法について説明します。

1950年代から1970年代にかけて、車のクラッチから50,000〜70,000マイルの距離を走行することができます。クラッチを優しく使用し、適切に維持すれば、クラッチは80,000マイル以上も持続するようになりました。気にしないと、クラッチは35,000マイルで故障し始める可能性があります。常に過負荷になっているトラックや、重い荷物を頻繁に牽引するトラックも、比較的新しいクラッチで問題が発生する可能性があります。

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クラッチの最も一般的な問題は、ディスクの摩擦材が摩耗することです。クラッチディスクの摩擦材は、ディスクブレーキのパッドやドラムブレーキのシューの摩擦材と非常によく似ています。しばらくすると、摩耗します。摩擦材のほとんどまたはすべてがなくなると、クラッチが滑り始め、最終的にはエンジンからホイールに動力が伝達されなくなります。

クラッチは、クラッチディスクとフライホイールが異なる速度で回転しているときにのみ摩耗します。それらが一緒にロックされると、摩擦材がフライホイールに対してしっかりと保持され、同期して回転します。摩耗が発生するのは、クラッチディスクがフライホイールに対して滑っているときだけです。したがって、クラッチを頻繁に滑らせるタイプのドライバーであれば、クラッチの摩耗がはるかに速くなります。

時々問題は滑ることではなく、くっつくことにあります。クラッチが適切に解放されない場合、クラッチは入力シャフトを回転させ続けます。これにより、研削が発生したり、車のギアが完全に妨げられたりする可能性があります。クラッチがくっつく可能性があるいくつかの一般的な理由は次のとおりです。

「ハード」クラッチも一般的な問題です。すべてのクラッチは、完全に押し下げるためにある程度の力を必要とします。ペダルを強く踏まなければならない場合は、何か問題がある可能性があります。ペダルリンケージ、ケーブル、クロスシャフト、またはピボットボールの固着または結合が一般的な原因です。油圧システムの詰まりやシールの摩耗も、クラッチのハードを引き起こす可能性があります。

クラッチに関連するもう1つの問題は、クラッチリリースベアリングと呼ばれることもあるスローアウトベアリングの摩耗です。このベアリングは、回転するプレッシャープレートの指に力を加えてクラッチを解放します。クラッチが接続されているときにゴロゴロという音が聞こえる場合は、スローアウトに問題がある可能性があります。

次のセクションでは、いくつかの異なるタイプのクラッチとそれらがどのように使用されるかを調べます。

クラッチ診断テスト

これらの4つのステップでノイズが聞こえない場合は、クラッチが問題ではない可能性があります。アイドル時に異音が聞こえ、クラッチを踏むと異音がする場合は、フォークとピボットボールの接点に問題がある可能性があります。

1. 車を始動し、パーキングブレーキをかけ、車をニュートラルにします。
2. 車がアイドリングしているときに、クラッチを押し込まずにうなるような音を聞いてください。何かが聞こえる場合は、トランスミッションに問題がある可能性があります。ノイズが聞こえない場合は、手順3に進みます。
3. 車がニュートラルのままの状態で、クラッチを押し始め、ノイズを聞きます。押すときにチャープ音が聞こえる場合は、クラッチの解放またはベアリングのスローアウトである可能性があります。ノイズが聞こえない場合は、手順4に進みます。
4. クラッチを床まで押し込みます。きしむ音がする場合は、パイロットベアリングまたはブッシングである可能性があります。

あなたの車とあなたのガレージには他の多くの種類のクラッチがあります。

オートマチックトランスミッションは、いくつかのクラッチが含まれています。これらのクラッチは、遊星歯車のさまざまなセットを接続および切断します。各クラッチは、加圧された油圧作動油を使用して作動します。圧力が低下すると、スプリングによってクラッチが解放されます。スプラインと呼ばれる等間隔の隆起がクラッチの内側と外側に並んでおり、ギアとクラッチハウジングにロックされています。これらのクラッチの詳細については、オートマチックトランスミッションの仕組みをご覧ください。

空調用 圧縮機車の中では、持っている電磁クラッチ。これにより、エンジンが作動している間でもコンプレッサーを停止することができます。クラッチの磁気コイルに電流が流れると、クラッチが接続されます。エアコンを切るときなど、電流が止まるとすぐにクラッチが切れます。

エンジン駆動の冷却ファンを備えたほとんどの車には、サーモスタット制御のビスカスクラッチがあります。流体の温度が実際にクラッチを駆動します。このクラッチは、ラジエーターを通過する空気の流れの中で、ファンのハブに配置されます。このタイプのクラッチは、全輪駆動車に時々見られるビスカスカップリングによく似ています。クラッチ内の液体は、熱くなるにつれて濃くなり、ファンの回転が速くなり、エンジンの回転に追いつきます。車が冷えているときは、クラッチ内の液体は冷たく保たれ、ファンはゆっくりと回転するため、エンジンは適切な動作温度まですばやく暖まります。

多くの車はリミテッドスリップデフまたはビスカスカップリングを備えており、どちらもクラッチを使用してトラクションを高めています。車が回転すると、一方の車輪がもう一方の車輪よりも速く回転するため、車の取り扱いが難しくなります。スリップデフはクラッチの助けを借りてそれを補います。 1つのホイールが他のホイールよりも速く回転すると、クラッチが接続されて速度が低下し、他の3つのホイールと一致します。水たまりや氷のパッチを運転すると、車輪が回転することもあります。ディファレンシャルとビスカスカップリングの詳細については、ディファレンシャルのしくみをご覧ください。

ガソリン式のチェーンソーやウィードイーターには遠心クラッチが付いているので、エンジンを切ることなくチェーンやストリングの回転を止めることができます。これらのクラッチは、遠心力を使用して自動的に機能します。入力はエンジンのクランクシャフトに接続されています。出力は、チェーン、ベルト、またはシャフトを駆動できます。1分あたりの回転数が増えると、加重アームがスイングアウトし、クラッチを強制的に接続します。遠心クラッチは、芝刈り機、ゴーカート、モペット、ミニバイクにもよく見られます。一部のヨーヨーも遠心クラッチで製造されています。

クラッチは価値があり、多くの用途に必要です。クラッチおよび関連トピックの詳細については、次のページのリンクを確認してください。

クラッチとは？

なぜクラッチを使うのですか？

クラッチは何マイル持続しますか？

クラッチの機能は何ですか？

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