JP2002349599A - 歩行型作業機の走行クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スリップによる半クラッチ状態で使用可能な
走行クラッチにおいて、安価でクラッチ特性を安定化で
きること。 【解決手段】 歩行型作業機は、機体に走行輪、走行輪
を駆動する駆動源、この駆動源と走行輪に介設した走行
クラッチ３０、並びにこの走行クラッチ３０を入り切り
するクラッチ操作部材を備える。走行クラッチ３０は、
潤滑油の中で雌テーパ面３８と雄テーパ面３９との摩擦
力によってクラッチ作用をなす油中式円すいクラッチで
ある。雌テーパ面３８に螺旋状溝３８ａ及びこの螺旋状
溝３８ａに直交する複数の直線状溝３８ｂ・・・を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、駆動源によって走
行輪を駆動する歩行型作業機の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１２は従来の歩行型作業機の側面図で
あり、歩行型作業機の一例としての歩行型芝刈機２００
（以下、「従来の技術」と言う。）を示す。歩行型芝
刈機２００で芝草２０１を刈る際には、エンジン２０２
にて刈刃２０３を回転させた状態で、作業者２０４がハ
ンドル２０５のグリップ２０６を握りながら、クラッチ
レバー２０７を想像線の位置から矢印のように前方へス
イングさせて走行クラッチ２０８をオンに切換えること
で、エンジン２０２の駆動力を走行クラッチ２０８を介
して後輪２０９に伝える。歩行型芝刈機２００を平地や
上り坂で自走させながら、刈刃２０３で芝草２０１を刈
ることができる。２１０は前輪である。

【０００３】ところで、走行クラッチ２０８には、簡単
な構成で低コストのドッグクラッチを採用したものがあ
る。ドッグクラッチであるから、ほぼ瞬時にオフからオ
ンに切り換る。歩行型芝刈機２００が急発進するので、
後輪２０８がスリップしたり前輪２１０が浮き上がるこ
ともあり得る。この結果、後輪２０８で芝草２０１の倒
れや引裂きが生じたり、前輪２１０の浮きによって刈刃
２０３の浮き上がりが生じる。このため、歩行型芝刈機
２００の発進時に、芝草２０１を仕上り良く刈ることは
難しく、作業者２０４の熟練を要する。

【０００４】そこで、歩行型芝刈機２００の走行速度を
適宜切換えられるようにすることで、歩行型芝刈機２０
０を微小の速度で発進できるようにすることが考えられ
る。走行速度を適宜切換えられるようにするには、走行
クラッチ２０８を、半クラッチ状態で使用可能なスリッ
プクラッチに変更すればよい。スリップクラッチとして
は、例えば特開平３−１５７５２０号公報「球面状摩擦
面を有するスリップクラッチ」（以下、「従来の技術
」と言う。）が知られている。

【０００５】上記従来の技術は、同公報の第１図及び
第３図に示される通り、スリッププレート２３（番号は
公報に記載されたものを引用した。以下同じ。）の凹状
球面５２に貼り付けた凹状球面の摩擦板２４と、凸状球
面４３との摩擦力によってクラッチ作用をなす、乾式の
スリップクラッチ２０に関する。

【０００６】上記図１０に示す従来の技術における走
行クラッチ２０８として、上記従来の技術のスリップ
クラッチを採用した場合には、作業者２０４は、クラッ
チレバー２０７の押出し力に応じてスリップクラッチを
変化させることで、クラッチのオン・オフ切換え操作
と、変速操作とを行うことができる。歩行型芝刈機２０
０に、平地走行などの低負荷走行をさせたり上り坂走行
などの高負荷走行をさせるには、グリップ２０６を握っ
て押しながら、クラッチレバー２０７を前方へスイング
させることで、スリップクラッチを操作すればよい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術のスリップクラッチ２０は、半クラッチ状態で
長時間使用するものであり、使用初期における摩擦抵抗
を、長期にわたり維持するには改良の余地がある。

【０００８】すなわち、使用初期においては、凹状球面
の摩擦板２４並びに凸状球面４３の加工精度や表面粗さ
の影響により、摩擦板２４と凸状球面４３の実質的な接
触面積は、比較的小さい。しかし、長時間にわたり使用
していると、摩擦板２４並びに凸状球面４３が摩耗して
馴染むので、実質的な接触面積は増加する傾向にある。
接触面積が増すと、摩擦板２４に凸状球面４３を押し付
ける押付力が一定であっても、摩擦板２４と凸状球面４
３との間の面圧が小さくなるので、摩擦抵抗も小さくな
る。このように、スリップクラッチ２０のクラッチ特性
が不安定になるという問題がある。

【０００９】一方、使用初期における実質的な接触面積
を増大させるには、摩擦板２４並びに凸状球面４３の加
工精度を高めるとともに表面粗さを小さくすることが考
えられる。しかし、加工費が増すので得策ではない。こ
のようなことから、スリップによる半クラッチ状態で長
期にわたり安定した、安価な走行クラッチが求められて
いる。

【００１０】そこで本発明の目的は、スリップによる半
クラッチ状態で使用可能な走行クラッチにおいて、安価
でクラッチ特性を安定化できる技術を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１は、機体に走行輪、走行輪を駆動する駆動
源、この駆動源と走行輪に介設した走行クラッチ、並び
にこの走行クラッチを入り切りするクラッチ操作部材を
備えた歩行型作業機において、走行クラッチを、潤滑油
の中で駆動側摩擦面と被動側摩擦面との摩擦力によって
クラッチ作用をなす油中式摩擦クラッチとし、駆動側摩
擦面と被動摩擦面の少なくとも一方に、螺旋状溝及びこ
の螺旋状溝に直交する複数の直線状溝を形成したことを
特徴とする。

【００１２】走行クラッチは、駆動・被動側摩擦面間の
面圧の大きさによってオフ状態から半クラッチ状態に切
換る油中式摩擦クラッチである。油中式摩擦クラッチで
あるから、駆動側摩擦面と被動側摩擦面との間に油膜が
介在するので、この油膜を巧みに利用することができ
る。グリップ／クラッチレバーの押出し力に応じて、駆
動・被動側摩擦面間の面圧が変わる。

【００１３】ところで、走行クラッチを長時間使用する
と、駆動・被動側摩擦面同士が摩耗して馴染むことによ
り、互いの接触面積は増大する。接触面積が増せば、駆
動・被動側摩擦面間に使用初期と同じ押付力を掛けた場
合であっても、面圧は減少する。この結果、油膜の厚み
が大きくなるので、駆動・被動側摩擦面間の摩擦係数は
小さくなる。特に、駆動・被動側摩擦面間の潤滑状態
が、境界潤滑状態から混合潤滑状態や流体潤滑状態に変
化すると、摩擦係数は急変する。

【００１４】ここで、境界潤滑状態は、駆動・被動側摩
擦面間の油膜が薄い状態であり、流体潤滑状態は、駆動
・被動側摩擦面間の油膜が十分に厚い状態であり、混合
潤滑状態は、境界潤滑状態と流体潤滑状態とが混在した
状態である。流体潤滑状態では、二面（駆動・被動側摩
擦面）が完全に引き離された状態にあり、常に油膜が確
保される。

【００１５】これに対して請求項１は、油膜の厚みを常
に積極的に小さくすることで、走行クラッチを面圧の大
きさにかかわらず、境界潤滑状態の領域だけで使うよう
にした。具体的には、駆動側摩擦面と被動摩擦面の少な
くとも一方に、螺旋状溝及びこの螺旋状溝に直交する複
数の直線状溝を形成することで、駆動・被動側摩擦面間
の油や摩耗粉を螺旋状溝及び直線状溝で排出することに
より、油膜の厚みを小さくするようにした。

【００１６】境界潤滑状態だけで使うので、摩擦係数は
比較的大きい値で安定する。従って、駆動・被動側摩擦
面間の使用初期における摩擦抵抗を、長期にわたり維持
することができる。この結果、使用初期のクラッチ特性
に対し、使用して馴染んだ後のクラッチ特性の変化を抑
制して安定させることができる。しかも、駆動側摩擦面
と被動摩擦面の少なくとも一方に、螺旋状溝及び複数の
直線状溝を形成するだけであるから、少ない加工費です
む。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。なお、「前」、「後」、
「左」、「右」は作業者から見た方向に従う。また、図
面は符号の向きに見るものとする。

【００１８】図１は本発明に係る歩行型作業機の左側面
図であり、歩行型作業機１０は、機体１１の前部に左右
の前輪１２，１２（この図では左右のうち左のみを示
す。以下同じ。）を備え、機体１１の後部に左右の走行
輪としての後輪１３，１３を備え、機体１１の上部にエ
ンジン１４を備え、機体１１の中央下部に作業機として
の芝刈用刈刃１６を備え、機体１１の後部内部に伝動装
置２０を備えるとともに、機体１１から後方へ操作用の
左右のハンドル５０Ｌ，５０Ｒを延ばした、芝刈機であ
る。この芝刈機は、芝草などの草を刈るものである。

【００１９】エンジン１４は、後輪１３，１３並びに刈
刃１６を駆動する駆動源である。詳しくは、エンジン１
４は、出力軸１５を下方へ延したバーチカルエンジンで
あり、出力軸１５に、作業切換クラッチ４２を介して刈
刃１６を連結するとともに、伝動部品（駆動プーリ１７
ａ、被動プーリ１７ｂ並びにベルト１８）を介して伝動
装置２０の入力軸２１を連結することができる。

【００２０】伝動装置２０は、エンジン１４から後輪１
３，１３に至る動力伝達系４１に介設したものである。
作業切換クラッチ４２は、クラッチオフ状態で制動作用
をなすブレーキ付きクラッチである。

【００２１】さらに歩行型作業機１０は、左ハンドル５
０Ｌの後端近傍にエンジン用スロットルコントロールレ
バー２５を備えるとともに、左右のハンドル５０Ｌ，５
０Ｒの後端に支持軸５４にて作業切換レバー６０及びグ
リップ／クラッチレバー７０を前後スイング可能に取付
けたものである。

【００２２】作業切換レバー６０は、ワイヤケーブル６
６を介して作業切換クラッチ４２を切換え操作すること
で、エンジン１４から刈刃１６への駆動力を入り切りす
る操作部材である。作業切換レバー６０から手を放して
いるとき、すなわち、ワイヤケーブル６６を引かないと
きには、作業切換クラッチ４２はオフで且つ制動した状
態にある。作業切換レバー６０でワイヤケーブル６６を
引くことで作業切換クラッチ４２をオン操作すれば、エ
ンジン１４から刈刃１６へ駆動力を伝達できる。

【００２３】グリップ／クラッチレバー７０は、ハンド
ル５０Ｌ，５０Ｒを介して機体１１を操作（操舵）する
ために握るグリップの役割と、後述する走行クラッチを
操作するためのクラッチ操作部材の役割とを、兼ねた操
作部材である。詳しくは、クラッチ操作部材としてのグ
リップ／クラッチレバー７０は、ワイヤケーブル３６を
介して後述する走行クラッチを切換え操作することで、
走行輪としての後輪１３，１３への駆動力を入り切りす
る操作部材である。グリップ／クラッチレバー７０から
手を放しているとき、すなわち、ワイヤケーブル３６を
引かないときには、走行クラッチはオフ状態にある。グ
リップ／クラッチレバー７０でワイヤケーブル３６を引
くことで走行クラッチをオン操作すれば、エンジン１４
から後輪１３，１３へ駆動力を伝達できる。

【００２４】このような歩行型作業機１０によれば、エ
ンジン１４を駆動することで後輪１３を回転するととも
に刈刃１６を回転することにより、前・後輪１２，１３
で走行しながら刈刃１６で芝草を刈ることができる。こ
のときに作業者は、作業切換レバー６０及びグリップ／
クラッチレバー７０を握って押しながら歩行する。２６
は刈った芝草を収容する芝収容袋である。

【００２５】図２は本発明に係る変速装置の断面図であ
り、伝動装置２０に走行クラッチ３０を内蔵した構成を
示す。伝動装置２０は、一端に被動プーリ１７ｂを取付
けた入力軸２１と、入力軸２１に取付けた小径の駆動ベ
ベルギヤ２２ａと、駆動ベベルギヤ２２ａに噛み合う大
径の被動ベベルギヤ２２ｂと、被動ベベルギヤ２２ｂを
回転可能に取付けて左右に延びる出力軸２３と、被動ベ
ベルギヤ２２ｂから出力軸２３への駆動力を入り切りす
る走行クラッチ３０と、これら駆動・被動ベベルギヤ２
２ａ，２２ｂ並びに走行クラッチ３０を収納したケース
２４と、からなる。ケース２４にて、入力軸２１並びに
出力軸２３を回転可能に且つ軸方向移動不能に支承でき
る。出力軸２３は左右の後輪１３，１３（図１参照）に
動力を伝達する後輪車軸である。

【００２６】走行クラッチ３０は、駆動側摩擦面と被動
側摩擦面との摩擦力によってクラッチ作用をなすととも
に、半クラッチ状態でも使用可能な、油中式摩擦クラッ
チである。ここでは、油中式摩擦クラッチの一例として
油中式円すいクラッチについて説明する。

【００２７】すなわち、走行クラッチ３０は、ケース２
４に入れた潤滑油の中で、雌テーパ面３８と雄テーパ面
３９との摩擦力によってクラッチ作用をなすとともに、
半クラッチ状態でも使用可能な、油中式円すいクラッチ
である。雌テーパ面３８は駆動側摩擦面であり、雄テー
パ面３９は被動側摩擦面である。具体的には走行クラッ
チ３０は、雌テーパ面３８と雄テーパ面３９との間の面
圧の大きさによって、オフ状態から半クラッチ状態に切
換るものであり、上記図１に示す動力伝達系４１、すな
わち、エンジン１４と後輪１３との間に介設する。

【００２８】詳しく説明すると、走行クラッチ３０は、
被動ベベルギヤ２２ｂのハブ３７における端部に形成し
た雌テーパ面３８と、出力軸２３に軸方向移動可能に且
つ回転不能に取付けたクラッチ用シフター３２と、クラ
ッチ用シフター３２の移動方向端部に形成した雄テーパ
面３９と、クラッチ用シフター３２の外周面に全周にわ
たって形成した円周溝状の凹部３２ａと、凹部３２ａに
一対の爪３３ａ，３３ａを嵌合したシフトフォーク３３
と、からなる。３１はシフター回り止め部材である。な
お、潤滑油Ｊｕの油面は、潤滑油Ｊｕに雌・雄テーパ面
３８，３９の一部が浸る程度のレベルでよい。

【００２９】図３は図２の３−３線断面図であり、ケー
ス２４にシフトフォーク３３を図の表裏方向にスイング
可能に取付けたことを示す。具体的には、ケース２４に
シフトフォーク３３のスイング基部の支軸３４を回転可
能に支承し、支軸３４の一端部にクラッチ用レバー３５
を取付け、クラッチ用レバー３５のスイング先端部にワ
イヤケーブル３６のワイヤエンド３６ａを連結する。

【００３０】図４（ａ），（ｂ）は本発明に係る走行ク
ラッチの構成図であり、（ａ）は分解した図、（ｂ）は
（ａ）のｂ−ｂ電断面図である。この図は、雌テーパ面
３８に螺旋状溝３８ａを配列するとともに、この螺旋状
溝３８ａに直交する複数の直線状溝３８ｂ・・・（・・・は複
数を示す。以下同じ。）を所定ピッチで放射状に配列し
たことを示す。

【００３１】次に、上記構成の走行クラッチ３０の作用
を図２及び図３に基づき説明する。図２及び図３は走行
クラッチ３０のオフ状態を示す。その後、図３におい
て、ワイヤケーブル３６を引くと、シフトフォーク３３
は被動ベベルギヤ２２ｂ側（紙面の裏側）へスイングす
る。この結果、シフトフォーク３３の爪３３ａ，３３ａ
は、クラッチ用シフター３２を被動ベベルギヤ２２ｂ側
へスライドさせる。

【００３２】上記図２において、クラッチ用シフター３
２が被動ベベルギヤ２２ｂ側へスライドすることで、雄
テーパ面３９は雌テーパ面３８に接触し、摩擦力によっ
てクラッチオン作用をなす。

【００３３】ところで、上記図１に示すグリップ／クラ
ッチレバー７０の操作力（押出し力）に応じてワイヤケ
ーブル３６の引張り力が変わるので、クラッチ用シフタ
ー３２のスイングトルクが変わり、その結果、雌テーパ
面３８と雄テーパ面３９との間の面圧、つまり、摩擦力
が変わる。このようにして、走行クラッチ３０をオフ状
態から半クラッチ状態を経てオン状態に切換えることが
できる。

【００３４】次に、歩行型作業機１０の作用について図
１、図２、図５、図６に基づいて説明する。図５は本発
明に係る歩行型作業機の第１作用説明図であり、作業切
換レバー６０を前方にスイング操作してグリップ／クラ
ッチレバー７０に当てた状態を示す。この結果、ワイヤ
ケーブル６６が引かれるので、図１に示す作業切換クラ
ッチ４２はオンとなる。エンジン１４から刈刃１６へ駆
動力を伝達して、芝草を刈ることができる。

【００３５】さらに、この状態から作業切換レバー６０
と共にグリップ／クラッチレバー７０を前方へ手８０で
押出す。このとき、グリップ／クラッチレバー７０に作
用する水平方向の押出し力はＦ１であり、グリップ／ク
ラッチレバー７０に作用する鉛直方向の力はＦ２であ
る。力Ｆ２は、作業者の手８０の重さである。よって、
グリップ／クラッチレバー７０には、押出し力Ｆ１及び
力Ｆ２の合力Ｆが矢印のように作用する。

【００３６】この合力Ｆは、グリップ／クラッチレバー
７０が支持軸５４を中心に前方にスイングする方向と、
ほぼ一致する。従って、押出し力Ｆ１でグリップ／クラ
ッチレバー７０を押すことにより、グリップ／クラッチ
レバー７０を図反時計回りに効率良くスイングさせるこ
とができる。グリップ／クラッチレバー７０のスイング
量に応じた分だけワイヤケーブル３６が引かれる。すな
わち、押出し力Ｆ１に応じてワイヤケーブル３６の引張
り量が変わる。同時に、作業切換レバー６０も、グリッ
プ／クラッチレバー７０と共に支持軸５４を中心に図反
時計回りにスイングする。

【００３７】図２に示す走行クラッチ３０において、雌
テーパ面３８と雄テーパ面３９との間の面圧がワイヤケ
ーブル３６の引張り力に応じて変わる。引張り力が小さ
いときには、走行クラッチ３０は半クラッチ状態にな
る。この結果、歩行型作業機１０（図１参照）は微速で
前方に発進する。

【００３８】図６は本発明に係る歩行型作業機の第２作
用説明図である。走行クラッチ３０が半クラッチ状態な
ので、歩行型作業機１０は微速で発進する。従って、歩
行型作業機１０を円滑に発進させることが可能になり、
芝草８２を仕上り良く刈ることができる。さらに作業者
は、手８０で作業切換レバー６０及びグリップ／クラッ
チレバー７０に前方への押出し力Ｆ１を掛け、水平方向
すなわち歩行型作業機１０の前進方向に押出し操作する
ことができる。このため作業者は、自然な動作で歩行型
作業機１０を操作して前進走行させつつ芝刈り作業をす
ることができる。

【００３９】さらに、グリップ／クラッチレバー７０を
前方へ押出す途中で走行クラッチ３０を半クラッチ状態
にすることで、歩行型作業機１０を発進させる際に、作
業者は自然な動作で、歩行型作業機１０の発進に追従す
ることができる。このため、歩行型作業機１０を簡単に
操作することができる。

【００４０】一方、歩行型作業機１０を方向転換や後退
させる場合には、作業切換レバー６０及びグリップ／ク
ラッチレバー７０を握った手８０の押出し力Ｆ１を解除
する。このため、リターンスプリング６９（図５参照）
の弾発力によって、作業切換レバー６０及びグリップ／
クラッチレバー７０が図１に示す中立位置に自動復帰す
る。この結果、走行クラッチ３０はオフになり、後輪１
３はフリーになる。従って、作業者は作業切換レバー６
０及びグリップ／クラッチレバー７０を握ったままで、
歩行型作業機１０を自由に方向転換や後退させることが
できる。

【００４１】このように、グリップ／クラッチレバー７
０を前方へ押出す押出し力Ｆ１に応じて、走行クラッチ
３０の動力伝達能力を増加させることで、押出し力Ｆ１
に応じた動力を走行クラッチ３０から後輪１３へ伝える
ことができる。そして、人手による小さい押出し力Ｆ１
に、エンジン１４から走行クラッチ３０を介して伝える
大きい動力を加えて、走行させることができる。従っ
て、歩行型作業機１０を動力補助作業機として用いるこ
とができる。さらには、グリップ／クラッチレバー７０
を押すことにより、通常の手押し型作業機１０の感覚で
歩行型作業機１０を前進させることができるので、取扱
いが容易である。

【００４２】次に、走行クラッチ３０の特徴点につい
て、図２、図７〜図９に基づき説明する。図７（ａ）〜
（ｃ）は本発明に係る走行クラッチの概念図であり、走
行クラッチ３０のクラッチ特性の概念について説明した
ものである。

【００４３】（ｂ）に示すように走行クラッチ３０は、
雌テーパ面３８と雄テーパ面３９との間の面圧の大きさ
によってオフ状態から半クラッチ状態に切換る油中式円
すいクラッチである。油中式円すいクラッチであるか
ら、雌テーパ面３８と雄テーパ面３９との間に油膜が介
在する。雌部材に雄部材を押し付ける押付力Ｗに応じ
て、雌テーパ面３８と雄テーパ面３９との間の面圧Ｐが
変わる。この結果、潤滑油の油膜の厚みｔも変化する。
この関係を（ａ）の表で表した。

【００４４】（ａ）において、面圧Ｐが小さいときには
油膜の厚みｔは大きくなり、厚みｔが大きくなれば、雌
テーパ面３８と雄テーパ面３９との間の摩擦係数μは、
当然のことながら小さくなる。面圧Ｐが中のときには油
膜の厚みｔは中となり、厚みｔが大きくなるにつれて、
雌テーパ面３８と雄テーパ面３９との間の摩擦係数μ
は、大きくなって中になる。面圧Ｐが大きいときには油
膜の厚みｔは小さくなり、厚みｔが小さくなれば、雌テ
ーパ面３８と雄テーパ面３９との間の摩擦係数μは、当
然のことながら大きくなる。

【００４５】一方、油中式円すいクラッチで用いる潤滑
油の粘度をη（Ｐａ・ｓ）とし、雌テーパ面３８に対す
る雄テーパ面３９の回転差をＮ（１／ｓ）とし、面圧を
Ｐ（Ｐａ）としたときに、「η×Ｎ／Ｐ」でクラッチの
特性を評価する手法がある。なお、Ｐａはパスカル、ｓ
は秒である。また、「雌テーパ面３８に対する雄テーパ
面３９の回転差Ｎ」とは、半クラッチ状態において、雌
テーパ面３８に対する雄テーパ面３９の回転数（１秒当
りの回転数）の差のことであって、滑り速度とも言う。
「η×Ｎ／Ｐ」は、二面間の潤滑状態を表すのに使われ
る無次元量である。

【００４６】「η×Ｎ」が一定であれば、（ａ）の第２
行では面圧Ｐが「小」であるから、「η×Ｎ／Ｐ」は
「大」となり、第３行では面圧Ｐが「中」であるから、
「η×Ｎ／Ｐ」は「中」となり、第４行では面圧Ｐが
「大」であるから、「η×Ｎ／Ｐ」は「小」となる。

【００４７】（ａ）から、「η×Ｎ／Ｐ」が大のときに
摩擦係数μは小となり、「η×Ｎ／Ｐ」が中のときに摩
擦係数μは中となり、「η×Ｎ／Ｐ」が小のときに摩擦
係数μは大となることが判り、これをグラフ化したもの
が（ｃ）である。

【００４８】（ｃ）は、「η×Ｎ／Ｐ」を横軸にとり、
「η×Ｎ／Ｐ」に対応する摩擦係数μを縦軸にとったク
ラッチ特性曲線図であり、傾きが「負」の一次曲線にな
ることが予想できる。このようなクラッチ特性曲線図
は、潤滑の技術分野ではストライベック線図（Ｓｔｒｉ
ｂｅｃｋ線図）とも呼ばれている。

【００４９】（ｃ）のクラッチ特性曲線は、次の，
，のような特性を有する。 面圧Ｐが大きい領域では「η×Ｎ／Ｐ」の値が小さ
く、雌・雄テーパ面３８，３９間の油膜が薄くなるの
で、クラッチの摩擦係数μは大きい。この領域は境界潤
滑（boundary lubrication）状態にある。 面圧Ｐが減少するにつれて「η×Ｎ／Ｐ」の値が増大
し、雌・雄テーパ面３８，３９間の油膜が厚くなり、ク
ラッチの摩擦係数μも低下していく。この領域は混合潤
滑（mixed lubrication）状態にある。 更に面圧Ｐが減少していくと「η×Ｎ／Ｐ」の値が更
に増大し、雌・雄テーパ面３８，３９間の油膜が十分に
厚くなり、クラッチの摩擦係数μも小さくなる。この領
域は流体潤滑（hydrodynamic lubrication）状態にあ
る。

【００５０】混合潤滑状態は、境界潤滑状態と流体潤滑
状態とが混在した状態である。流体潤滑状態では、二面
（雌・雄テーパ面）が完全に引き離された状態にあり、
常に油膜が確保される。

【００５１】以上に説明したように、走行クラッチ３０
は油中式円すいクラッチであるから、雌テーパ面３８と
雄テーパ面３９との間に油膜が介在し、面圧Ｐに応じて
油膜の厚みｔが変わる。この結果、雌・雄テーパ面３
８，３９間の潤滑状態は、面圧Ｐが大きいときの境界
潤滑状態の領域と、面圧Ｐが中のときの混合潤滑状態
の領域と、面圧Ｐが小さいときの流体潤滑状態の領域
とに変化する。

【００５２】ところで、走行クラッチ３０を長時間使用
すると、雌・雄テーパ面３８，３９同士が摩耗して馴染
むことにより、互いの接触面積は増大する。接触面積が
増せば、使用初期と同じ押付力Ｗを掛けた場合であって
も、面圧Ｐは減少する。この結果、油膜の厚みｔは大き
くなり、厚みｔが大きくなれば、雌・雄テーパ面３８，
３９間の摩擦係数μは、当然のことながら小さくなる。
特に、雌・雄テーパ面３８，３９間の潤滑状態が、境
界潤滑状態の領域から混合潤滑状態の領域や流体潤
滑状態の領域に変化すると、摩擦係数μは急変する。従
って、走行クラッチ３０のクラッチ特性をより安定化す
ることが求められる。

【００５３】これに対して本発明は、油膜の厚みｔを常
に積極的に小さく維持することで、走行クラッチ３０を
面圧Ｐの大きさにかかわらず、境界潤滑状態の領域だけ
で使うようにした。境界潤滑状態の領域だけで使うの
で、摩擦係数μは比較的大きい値で安定する。従って、
雌・雄テーパ面３８，３９間の使用初期における摩擦抵
抗を、長期にわたり維持することができるので、走行ク
ラッチ３０のクラッチ特性を、より安定化することがで
きる。

【００５４】走行クラッチ３０を境界潤滑状態の領域だ
けで使うようにした具体的な構成としては、上記図４に
示すように、雌テーパ面３８に螺旋状溝３８ａ及び複数
の直線状溝３８ｂ・・・を形成したものである。螺旋状溝
３８ａ及び直線状溝３８ｂ・・・の作用を、次の図８で説
明する。

【００５５】図８（ａ），（ｂ）は本発明に係る走行ク
ラッチの作用図であり、（ａ）は雌・雄テーパ面３８，
３９の断面を示し、（ｂ）は（ａ）の雌テーパ面３８を
ｂ矢視線方向から見たものであって一部を拡大して示
す。走行クラッチ３０を、半クラッチ状態で使用する油
中式円すいクラッチとしたので、雌テーパ面３８と雄テ
ーパ面３９との間には常に油膜が介在する。雌テーパ面
３８に対する雄テーパ面３９の回転差が生じるので、こ
の回転差を利用し、雌・雄テーパ面３８，３９間の油を
螺旋状溝３８ａ及び直線状溝３８ｂ・・・で排出すること
により、油膜の厚みを小さくするようにした。

【００５６】より具体的には、雌テーパ面３８に螺旋状
溝３８ａ及び直線状溝３８ｂ・・・を形成したので、雌・
雄テーパ面３８，３９間に介在した油を、矢印のように
螺旋状溝３８ａ及び直線状溝３８ｂ・・・に流れ込ませる
ことができる。螺旋状溝３８ａに入った油は更に直線状
溝３８ｂ・・・に集まる。また、雌テーパ面３８に対して
雄テーパ面３９が相対的にスリップする半クラッチ状態
において、直線状溝３８ｂ・・・のエッジにより雌・雄テ
ーパ面３８，３９間に付着した油や摩耗粉を掻き落とす
ことができる。

【００５７】雌テーパ面３８が回転することで発生した
遠心力によって、直線状溝３８ｂ・・・内の油や摩耗粉を
外部に排出することができる。このようにして、雌・雄
テーパ面３８，３９間の油膜の厚みを小さくすることが
できる。さらには、雌テーパ面３８に対する雄テーパ面
３９の回転差を利用し、上記図２に示すケース２４内の
潤滑油Ｊｕを、螺旋状溝３８ａから雌・雄テーパ面３
８，３９間に再び速やかに供給することで、新たな油膜
を形成して安定したスリップ作用を図るとともに、雌・
雄テーパ面３８，３９の冷却を図ることができる。

【００５８】しかも、雌テーパ面３８に螺旋状溝３８ａ
及び直線状溝３８ｂ・・・を形成するだけであるから、雌
・雄テーパ面３８，３９の加工精度を高めたり表面粗さ
を小さくする場合と比べて、加工費を低減することがで
きる。

【００５９】図９は走行クラッチのクラッチ特性図であ
って、横軸を「η×Ｎ／Ｐ」とし、縦軸を「η×Ｎ／
Ｐ」に対応する円すいクラッチの摩擦係数μとして、ク
ラッチ特性曲線を求めたグラフである。但しη、Ｎ、
Ｐ、μについては次のように定義する。 η；油中式円すいクラッチで用いる潤滑油の粘度（Ｐａ
・ｓ） Ｎ；雌テーパ面に対する雄テーパ面の回転差（１／ｓ） Ｐ；雌テーパ面と雄テーパ面との間の面圧（Ｐａ） μ；油中式円すいクラッチの摩擦係数（雌テーパ面と雄
テーパ面との間の摩擦係数）

【００６０】このように潤滑油の粘度η、回転差Ｎ及び
面圧Ｐの値から求まる「η×Ｎ／Ｐ」を横軸にとり、
「η×Ｎ／Ｐ」に対応する円すいクラッチの摩擦係数μ
を縦軸にとることで、クラッチ特性曲線を求めることが
できる。この「η×Ｎ／Ｐ」と摩擦係数μの関係を示す
特性図は、上述のようにストライベック線図とも呼ばれ
る。

【００６１】ところで、この図に示すクラッチ特性曲線
は、次の条件で実験をしたデータに基づくクラッチ特性
曲線を、直線に近似させて表したものである。 実験条件； 雌・雄テーパの平均径（円すいクラッチの平均径）；４
０（ｍｍ） 雌・雄テーパ面の長さ；７（ｍｍ） 雌・雄テーパ面のテーパ角；１２（ｄｅｇ．） 雌・雄テーパ面の表面粗さ（中心線平均粗さ）；０．１
〜１．０（μｍ） 雌テーパ面を有する雌部材の材質；アルミニウム青銅鋳
物 雄テーパ面を有する雄部材の材質；鉄系焼結金属 潤滑油の種類；エンジンオイル 潤滑油の粘度η；０．０５５（Ｐａ・ｓ） 雌テーパ面に対する雄テーパ面の回転差Ｎ；１．７〜
５．０（１／ｓ） 雌テーパ面と雄テーパ面との間の面圧Ｐ；５〜７０×１
０⁶（Ｐａ）

【００６２】図中、★印の細い実線は、比較例の走行ク
ラッチにおける、初期のクラッチ特性曲線を示す。☆印
の細い破線は、比較例の走行クラッチにおける、馴染み
後のクラッチ特性曲線を示す。●印の太い実線は、実施
例の走行クラッチにおける、初期のクラッチ特性曲線を
示す。○印の太い破線は、実施例の走行クラッチにおけ
る、馴染み後のクラッチ特性曲線を示す。

【００６３】比較例の走行クラッチは、上記図８に示す
雌テーパ面３８に複数の直線状溝３８ｂ・・・のみを放射
状に形成した油中式円すいクラッチである。実施例の走
行クラッチは、上記図８に示す雌テーパ面３８に螺旋状
溝３８ａを形成するとともに、この螺旋状溝３８ａに直
交する複数の直線状溝３８ｂ・・・を放射状に形成した油
中式円すいクラッチである。

【００６４】比較例の走行クラッチは、使用初期におい
ては★印の細い実線で示すように、「η×Ｎ／Ｐ」の広
範囲にわたって摩擦係数μが安定したクラッチ特性を有
する。このときの雌・雄テーパ面３８，３９同士の実質
的な接触面積は、設計値の１０％程度であった。使用初
期においては、実質的な接触面積が小さいので面圧が大
きくなり、この結果、「η×Ｎ／Ｐ」の値が小さく、雌
・雄テーパ面３８，３９間の油膜が薄くなるからであ
る。従って、雌・雄テーパ面３８，３９間が境界潤滑状
態になるので、摩擦係数μは大きい。

【００６５】上記比較例の走行クラッチにおいて、雌・
雄テーパ面３８，３９同士が摩耗して馴染んだ後のクラ
ッチ特性は、☆印の細い破線で示すように、使用初期に
比べて摩擦係数μが大幅に低下する特性に変化した。こ
のときの雌・雄テーパ面３８，３９同士の実質的な接触
面積は、設計値のほぼ１００％であった。馴染み後にお
いては、実質的な接触面積が増加するので面圧が小さく
なり、この結果、雌・雄テーパ面３８，３９間の油膜が
厚くなるからである。油膜が厚くなれば摩擦係数μは低
下する。これは、雌・雄テーパ面３８，３９間が境界潤
滑状態から混合潤滑状態に移行したことによるものと考
えられる。

【００６６】一方、実施例の走行クラッチも、使用初期
においては●印の太い実線で示すように、「η×Ｎ／
Ｐ」の広範囲にわたって摩擦係数μが安定したクラッチ
特性を有する。このときの雌・雄テーパ面３８，３９同
士の実質的な接触面積は、設計値の１０％程度であっ
た。使用初期においては、上記比較例の走行クラッチと
同様に、実質的な接触面積が小さいので面圧が大きくな
り、この結果、「η×Ｎ／Ｐ」の値が小さく、雌・雄テ
ーパ面３８，３９間の油膜が薄くなるからである。従っ
て、雌・雄テーパ面３８，３９間が境界潤滑状態になる
ので、摩擦係数μは大きい。

【００６７】上記実施例の走行クラッチにおいて、雌・
雄テーパ面３８，３９同士が摩耗して馴染んだ後のクラ
ッチ特性は、○印の太い破線で示すように、使用初期に
比べて摩擦係数μがほとんど低下しない特性である。こ
のときの雌・雄テーパ面３８，３９同士の実質的な接触
面積は、設計値のほぼ１００％であった。馴染み後であ
っても、油膜の厚みを常に積極的に小さく維持すること
で、走行クラッチを面圧の大きさにかかわらず、境界潤
滑状態の領域だけで使うようにしたからである。境界潤
滑状態の領域だけで使うので、実質的な接触面積の変化
の影響で面圧が小さくなっても、摩擦係数μは比較的大
きい値で安定する。

【００６８】図１０は本発明に係る走行クラッチの変形
例図（その１）であり、雄テーパ面３９に螺旋状溝３８
ａ及び複数の直線状溝３８ｂ・・・を所定ピッチで放射状
に配列したことを示す。他の構成・作用については上記
図１〜図８に示す構成・作用と同一であり、同一符号を
付し、その説明を省略する。

【００６９】図１１（ａ），（ｂ）は本発明に係る走行
クラッチの変形例図（その２）であり、走行クラッチ３
０Ａを、油中式摩擦クラッチの他の例として油中式円盤
クラッチとしたことを示す。すなわち、（ａ）に示すよ
うに走行クラッチ３０Ａは、ケース２４に入れた潤滑油
の中で、駆動側摩擦面３８Ａと被動側摩擦面３９Ａとの
摩擦力によってクラッチ作用をなすとともに、半クラッ
チ状態でも使用可能な、油中式円盤クラッチである。駆
動側摩擦面３８Ａ並びに被動側摩擦面３９Ａは、クラッ
チオフ状態で若干の隙間を開けて対向し合う、平坦な円
盤である。具体的には走行クラッチ３０Ａは、駆動側摩
擦面３８Ａと被動側摩擦面３９Ａとの間の面圧の大きさ
によって、オフ状態から半クラッチ状態に切換るもので
ある。

【００７０】（ｂ）は、平坦な駆動側摩擦面３８Ａに螺
旋状溝３８Ａａを形成するとともに、この螺旋状溝３８
ａＡに直交する複数の直線状溝３８Ａｂ・・・を所定ピッ
チで放射状に形成したことを示す。

【００７１】このように走行クラッチ３０Ａは、上記図
２に示す雌テーパ面３８を駆動側摩擦面３８Ａに変更す
るとともに、雄テーパ面３９を被動側摩擦面３９Ａに変
更したことを特徴とする。他の構成・作用については上
記図１〜図１２に示す構成・作用と同一であり、同一符
号を付し、その説明を省略する。

【００７２】なお、上記発明の実施の形態では、本発明
に係る歩行型作業機１０として芝刈機を例に説明した
が、その他の歩行型作業機に適用することも可能であ
る。例えば、歩行型草刈機、歩行型除雪機、動力機付き
の歩行型一輪・二輪・三輪・四輪運搬車にも適用でき
る。また、駆動源はエンジン１４に限定されるものでは
なく、例えば電動モータであってもよい。さらにまた、
雌テーパ面３８と雄テーパ面３９とは、どちらから動力
を伝達するようにしてもよい。また、走行クラッチ３
０，３０Ａは油中式摩擦クラッチであればよい。また、
螺旋状溝３８ａ，３８Ａａや直線状溝３８ｂ，３８Ａｂ
・・・のピッチ、大きさ、形状については任意である。

【００７３】

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１は、走行クラッチを、潤滑油の中で駆動
側摩擦面と被動側摩擦面との摩擦力によってクラッチ作
用をなす油中式摩擦クラッチとしたので、駆動側摩擦面
と被動側摩擦面との間に油膜が介在するので、この油膜
を巧みに利用することができる。グリップ／クラッチレ
バーの押出し力に応じて、駆動・被動側摩擦面間の面圧
を変えることができる。

【００７４】さらに請求項１は、駆動側摩擦面と被動摩
擦面の少なくとも一方に、螺旋状溝及びこの螺旋状溝に
直交する複数の直線状溝を形成することで、駆動・被動
側摩擦面間の油を螺旋状溝及び直線状溝で排出すること
により、油膜の厚みを小さくするようにした。従って、
走行クラッチを面圧の大きさにかかわらず、境界潤滑状
態の領域だけで使うことができる。境界潤滑状態だけで
使うので、摩擦係数は比較的大きい値で安定する。ま
た、駆動側摩擦面と被動摩擦面の少なくとも一方に、螺
旋状溝及びこの螺旋状溝に直交する複数の直線状溝を形
成することにより、駆動・被動側摩擦面間の摩耗粉を速
やかに排出することができる。このため、クラッチ面で
ある駆動・被動側摩擦面を常に良好な状態に保つことが
できる。

【００７５】従って、駆動・被動側摩擦面間の使用初期
における摩擦抵抗を、長期にわたり維持することができ
る。この結果、使用初期のクラッチ特性に対し、使用し
て馴染んだ後のクラッチ特性の変化を抑制して安定させ
ることができる。しかも、駆動側摩擦面と被動摩擦面の
少なくとも一方に、螺旋状溝及び複数の直線状溝を形成
するだけであるから、少ない加工費ですむ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る歩行型作業機の左側面図

【図２】本発明に係る変速装置の断面図

【図３】図２の３−３線断面図

【図４】本発明に係る走行クラッチの構成図

【図５】本発明に係る歩行型作業機の第１作用説明図

【図６】本発明に係る歩行型作業機の第２作用説明図

【図７】本発明に係る走行クラッチの概念図

【図８】本発明に係る走行クラッチの作用図

【図９】走行クラッチのクラッチ特性図

【図１０】本発明に係る走行クラッチの変形例図（その
１）

【図１１】本発明に係る走行クラッチの変形例図（その
２）

【図１２】従来の歩行型作業機の側面図

【符号の説明】

１０…歩行型作業機、１１…機体、１３…走行輪（後
輪）、１４…駆動源（エンジン）、１６…作業機（芝刈
用刈刃）、３０，３０Ａ…走行クラッチ（油中式摩擦ク
ラッチ）、３８…雌テーパ面（駆動側摩擦面）、３８ａ
…螺旋状溝、３８ｂ…直線状溝、３８Ａ…駆動側摩擦
面、３９…雄テーパ面（被動側摩擦面）、３９Ａ…被動
側摩擦面、５０Ｌ，５０Ｒ…ハンドル、７０…クラッチ
操作部材（グリップ／クラッチレバー）。

フロントページの続き (72)発明者 宮原 一嘉 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 大窪 晋 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 2B083 AA02 BA12 BA18 CA09 CA27 DA02 EA15 FA14 HA22 3J056 AA42 AA53 AA62 BA02 BB07 BE17 BE23 CA09 DA02 GA02 GA23

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機体に走行輪、走行輪を駆動する駆動
   源、この駆動源と前記走行輪に介設した走行クラッチ、
   並びにこの走行クラッチを入り切りするクラッチ操作部
   材を備えた歩行型作業機において、 前記走行クラッチは、潤滑油の中で駆動側摩擦面と被動
   側摩擦面との摩擦力によってクラッチ作用をなす油中式
   摩擦クラッチであり、駆動側摩擦面と被動摩擦面の少な
   くとも一方に、螺旋状溝及びこの螺旋状溝に直交する複
   数の直線状溝を形成したことを特徴とする歩行型作業機
   の走行クラッチ。