本記事は2chのまとめではありません。


みなさん こんにちわ。ぶーぶー速報管理人のぶーちゃんです。

しょぼーん

先日、以下のリンク先で、自動車整備士を目指している方から”トランスミッションの多段化”について教えてほしいというコメントがあったぶ~

http://my2chmatome.ldblog.jp/archives/41486445.html



そこで、ぶーちゃんの”トランスミッションの多段化”の理解をまとめてみたぶ~ 





 


それでは説明を始めるぶ~

トランスミッションの多段化について説明する前に、まずは以下の基本事項についておさらいをするぶ~

今まで何度か説明をしてきたことなのでわかっている方は読み飛ばしてくださいぶ~


ギア比とトルクと回転数の関係について

★ギア比


ギアとは歯車のことだぶ~

歯数(歯車のギザギザの数)が異なる2つの歯車がかみ合っている状態を想像してほしいぶ~
(以下の図)


 ギア比

 


参照:http://matome.naver.jp/odai/2141095777912709601

 
 

一方の歯車を入力歯車、他方を出力歯車と定義するぶ~ 

入力歯車はエンジン側、出力歯車はタイヤ側の歯車と思って頂いていいぶ~

入力歯車の歯数を30、出力歯車の歯数を10とした時に、ギア比は出力歯車の歯数/入力歯車の歯数と定義され、10÷30で約0.33になるぶ~

 

ギア比は 出力歯車の歯数/入力歯車 は覚えとくといいぶ~

 

 

★トルクと回転数

 

皆さんは↑のギア比を見て、こんな疑問を持つんじゃないのかなぶ~

 

“なんでギア比なんていう概念が存在するのだろう?”

 

その答えは、“状況に応じたトルクを発生させるため”にあるぶ~

トルクって何?っていう読者もいらっしゃると思いますので、
簡単にトルクについて説明するぶ~

 

トルクとは物理的には力のモーメントといい、
イメージとしては、ものを回転させようとする源だぶ~

 

トルクが大きいほど物は早く回転するぶ~(正確には回転状態に変化するまでの時間が小さくなる)

 

 

物理学を学んだことがある人が読んだら、
正確じゃないと怒られそうなので、正確に書くと以下のようになっているぶ~

 図4



話はもどり、“状況に応じたトルクを発生させる”とは?

 

当然ながらエンジンから生み出すことができるトルクには限界があるぶ~

 

エンジンから生まれるトルクでは、
何トンもある車体を動かすことができないぶ~

そこでエンジンから生まれたトルクを増やしてあげる必要があるぶ~

 

その時に何をやるかというと、
大きなギア比をもった歯車をかましてあげるんだぶ~(以下の図)
 
 

図5




この時に、出力側のトルクは入力側のトルクに
ギア比をかけたものになるぶ~

つまりギア比が大きいほど(歯数の大きい歯車をかませるほど)、
トルクは大きくなるぶ~(その分回転数は下がる)

 

なぜこのようなことが起きるのかというと、
この世を支配する基本物理法則である“エネルギー保存の法則”が関係しているのだぶ~

 

エネルギー保存の法則とはわかりやすい例でいうと、

車が減速するときに、ブレーキパッドが熱をおびることだぶ~ 

車が減速する際に減った運動エネルギーと、放出された熱エネルギーや音のエネルギーを足したものは同じになっているぶ~

 

歯車の場合、エネルギー(率)は以下の式で表されるぶ~

 

歯車のエネルギー(率)=トルク×回転数

 

ここでもう一度以下の図を見てほしいぶ~

 
 

図5


出力側の歯車は大きいので、入力側の歯車に比べゆっくり回転するぶ~
 

つまり出力側の歯車の回転数は小さくなるぶ~

エネルギーは保存されるので、
入力歯車のエネルギーと出力歯車のエネルギーは同じぶ~

(※実際は噛み合うときの摩擦や音で一部エネルギーが失われます)


エネルギーを保存させるには出力側のトルクが大きくなっていないといけないぶ~
(以下のロジックを要参照)

 

図7 


以上まとめると、覚えてほしいことは以下になるぶ~


“ギア比が高い歯車(大きい歯車)をかませると、トルクが増え、回転数が減る”

※正確には
"ギア比をX倍するとトルクはX倍になり、回転数は1/Xとなる"



しょぼーん

おさらいはここまでぶ~
それでは本題に入るぶ~















トランスミッションの多段化とはざっくりと以下のようなイメージだぶ~
 

 

 トランスミッションの多段化


もっと簡単にいうとトランスミッションの多段化とはトランスミッションにたくさんの歯車を詰め込むイメージだぶ~

歯車をぎゅうぎゅう詰めぶ~ ぎゅう~ ぎゅう~ ぎゅうぎゅうしたいぶ~


おのおののギア比の、車速とエンジンのグラフは以下のようなイメージになるぶ~
車速とエンジン回転数の関係は以下のリンクを見てみてぶ~
http://my2chmatome.ldblog.jp/archives/41568883.html


toruku

ざっくりとトランスミッションのギア比がグラフの傾きになるぶ~
(※正確にはタイヤの有効半径やディファレンシャルギアの最終ギア比が影響します)


次におのおののギア比における、車速とトルクの関係のグラフは以下のようなイメージになるぶ~

toruku2
↑のギア比のところで説明したように、ギア比が大きいほどトルクがでていて、ギア比が小さくなるにつれトルクが小さくなっているぶ~

ギア比を増やすと以下のようなイメージになるぶ~

toruku3
toruku4


ちなみに現在は以下のサイトによると9速まであるみたいだぶ~
http://clicccar.com/2011/06/10/32737/


ここで読者はきっと以下の疑問を感じると思うぶ~

”そんなに変速比を増やしてなんの意味があるの?”

トランスミッションの多段化のメリットの有名な効果は以下の3種類だぶ~

①変速ショックが小さくなる(トランスミッションの多段化のメリット①)

下の図を見てぶ~ 例えば1速から2速へシフトアップした際にエンジン回転数がどれだけ下がるかを矢印で表してみたぶ~

トランスミッションの多段化2

多段化されたトランスミッションはは矢印の長さが小さく、エンジン回転数の変化が小さいぶ~!
エンジン回転数の差が小さいほど、変速ショックは小さくなるぶ~

②レシオカバレッジのワイド化ができ燃費が向上(トランスミッションの多段化のメリット②)

レシオカバレッジとは最も大きいギア比を最も小さいギア比で割ったあたいぶ~

toruku5


従来↑の変速ショックが大きくなるので、ギア比の差を大きくすることは難しいぶ~ (下イメージ)


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でも多段化することでレシオカバレッジがワイド化してもギア比の差が大きくならなくなるぶ~(下イメージ)

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ワイド化すると燃費が良くなる理由は以下になるぶ~!

例えば、最もギア比が低い高速ギア比が異なる2つのトランスミッションを考えるぶ~
一方を高速ギア比①として、他方を高速ギア比②とするぶ~
高速ギア比①と高速ギア比②の関係は以下のグラフのようになっているとするぶ~
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ギア比が小さい高速ギア比②の方が同じ車速の時に、エンジン回転数が小さくなるぶ~

エンジン回転数が小さいということは、高速時に燃やす燃料が少なくなるぶ~
その結果燃費が良くなるぶ~

以上よりトランスミッションの多段化&レシオカバレッジのワイド化により変速ショックを大きくすることなく、燃費をあげることができるぶ~

③ 各々のギア比の最大トルク間のトルクの谷を小さくできる(トランスミッションの多段化のメリット③)

まず各々のギア比の最大トルク間のトルクの谷を下図に示すぶ~

toruku9

このトルクの谷が大きいと、シフトアップをした際のトルクの減少が大きくなってしまい、加速感を損なってしまうぶ~

そこでトランスミッションを多段化することで、以下のようになるぶ~

toruku10

上図を見てわかるようにトルクの谷がトランスミッションの多段化により小さくなっているぶ~


しょぼーん

”トランスミッションの多段化”の説明は以上だぶ~

メリットとして3つあげましたが、この3つ意外にメリットがあるかもしれないぶ~

もし他にメリットがあったら、ぶ~ちゃんの勉強のためにも教えてほしいぶ~!! 






 







おまけ (スポーツカーは男の仕事場より)
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