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トランスミッションとは

2014/10/23

トランスミッションとは、動力伝達装置の一つで変速機や変速機構ともいわれるものです。
その役割は、エンジンのトルクや車の速度を変換することです。
自動車に採用されている変速機は大きく分けてオートマチックとマニュアルの二つに分類することが出来ます。


オートマチックの場合、自動車の速度やエンジンの回転数に応じて変速比を自動的に切り替えることが出来るため、誰でもが容易に扱うことが出来るようになっています。
現在では、その使い勝手の良さから多くの乗用車に採用されている形式です。
マニュアルの場合、オートマチックと違って運転者が任意のギアを選択して走行をする必要があります。
マニュアルの変速機は、一般的に4段階から6段階の前進用ギアと1段階の後進用ギアから構成されており、それをエンジン回転トルクを伝達するためのクラッチペダルと手元にあるシフトレバーを使って、適切なギアチェンジを行い自動車を走行させることとなります。
そのため、マニュアルは少し運転にコツがいるといえますが、昨今では面倒なクラッチ操作を行わずにシフトレバーだけでギアチェンジが出来るシンクロメッシュ機構が採用されていることが多くなっており、以前と比べると敷居が低くなっているといえます。

プロペラシャフトとは

2014/10/23

プロペラシャフトとは乗り物に使われる部品の一つで進行する方向と平行に設置された軸はエンジンの動力を軸が回転することで車輪に伝えます。走行中は非常に強いトルクを受けてしまうため、非常に丈夫な素材で作られた軸受を使って固定されています。トルクを受け止めるためには耐久力に秀でた材質のものをしようしなければならず、すなわち一般的には重い素材が使われています。燃費の性能向上を目指すため車体の軽量化が進む中、ベアリングにおいても例外ではなく、各自動車メーカーはもちろん、それらの枠組みを抜けて世界中で研究されています。最近では車体の軽量化と強度の維持を目的にカーボンファイバーを使ったものも出てきています。


シャフトには危険回転速度と呼ばれるものがあり、これは固定振動数と回転数が同期することにより、大きく振動してしまうことです。危険回転速度になることで負荷が非常に大きなものになり、破損してしまう危険性があるために、常用最高回転速度より高く設定されければなりません。自動車の場合この危険回転速度に到達しないためにおもりがシャフトに溶接されています。また、シャフトはその長さからたわみやすい形状でもあり、高速な回転が加わることにより静粛性を維持することが困難であり、最悪の場合破損する恐れもあります。自動車部品の中ではとてもシンプルな形状の部品ではあるものの、最も重要なパーツの一つといっても過言ではありません。

ドライブシャフトとは

2014/10/23

ドライブシャフトとはFF車のエンジンからタイヤへ動力を伝えているシャフトで、FR車のプロペラシャフトなどと似たような役割のものです。FF車や4WDの場合には操舵輪でありハンドルを切る事のできる前輪に、動力を伝えなければならないので、FR車とは違い特殊なジョイント、等速ジョイントを持つ構造になるのが特徴です。


つまり走行中は常時回転しているシャフトが途中で抵抗なく曲がる構造を持っていなければならないのです。しかもサスペンションの動きなどよりはるかに大きく大きな角度で曲がる必要があります。この為にそのジョイント部分の耐久性が問題になります。現在の車ではかなり耐久性も向上していて樹脂製のジャバラ部分も10万km以上無交換で利用できる場合も多くなっています。しかしFF車ではよく痛んでいる場所でもあり、車検時に交換する場合も良くあります。この際ジョイント部分から異音が出ていなければ、ジャバラ部分を交換し、グリスを詰めなおすだけ済みますが、バキバキ言うような異音が生じている場合はシャフトごと交換となり整備に費用のかさむところでもあります。普段から点検して損傷を見つけたら早めに補修しておくことがおすすめです。

デファレンシャルギヤとは

2014/10/23

唐突なたとえですが、学校時代の行進練習を思い出してください。横に四列くらいに広がった隊形で行進していたとします。行進がカーブに差し掛かって、内側の人と外側の人が同じ歩幅で歩いたらどうなるでしょう。内側と外側では移動距離が違うため、列が乱れてしまいますね。


自動車もこれと同じで、主にカーブなどで左右の車輪の回転数に差がないとうまく曲がれなかったり、路面からの力が逆にタイヤに伝わって負荷がかかります。それを防ぐため、左右のタイヤの回転数に差をつけて滑らかに曲がれるようにするのが「デファレンシャルギヤ」の役割です。日本語では「差動装置」と訳したりします。確認できる最古のものは1827年に蒸気自動車用に特許申請された差動歯車だということです。
その仕組みですが、左右のタイヤは串団子のように一本の軸でつながっているのではなく、異なる2本の軸にそれぞれつながっているのです。その2本の軸は差動歯車の機構で連結されていて、車が直進している場合は2本の軸は同じく回転し、あたかも1本の軸のように振る舞います。しかし、カーブなどで一方の軸に負荷がかかると、2本の軸を結ぶ歯車が作動を始め、もう一方の軸が余分に回転するように動力を伝えるのです。図なしでは伝えるのは難しいですが、カーブを曲がるというありふれた走行でも、車の内部では色々な仕組みが働いているのです。

クランクシャフトとは

2014/10/23

自動車はエンジンの動力をさまざまな機構によりタイヤまで伝えることによって自走するものですが、その動力を伝える役目を担っている部品のひとつがクランクシャフトとよばれるものです。
エンジンの内部構造を見ると、気筒とよばれる部分ごとにコネクティングロッド(コンロッド)とクランクとよばれる部品が接続されており、このコンロッドを介して伝達されたピストンの上下運動のエネルギーは、クランクによって連続した回転運動へと変換されます。クランクが気筒の数だけ接続されているのがこのシャフト(軸)です。


このシャフトは、シリンダーの内部で発生した爆発エネルギーを受けて1分間に数千回転もしているエンジンの屋台骨にあたる部品であるため、相当の強度や剛性が必要とされていることから、高炭素鋼や特殊鋳鉄がその素材として採用されています。このシャフトの端とコンロッドとは、クランクピンと呼ばれるもので取り付けられているため、シャフトの強度はクランクピンに大きく影響され、折損などもこの部分で起きることが多いといいます。
なお、エンジンのなかでローターが直接回転しており、回転運動への変換を必要としない特殊な構造であるロータリーエンジンを搭載している自動車については、このシャフトは存在していません。

駆動伝達方式って

2014/10/23

自動車の駆動というのは、エンジンからの動力をタイヤにどういう形で伝えて走るかということです。昔から多くの駆動を研究されその時代にあったやりかたが定着してきました。駆動伝達方式を簡単に説明すると、①FR(後輪駆動)でエンジンからプロペラシャフトを使って後輪で駆動します。高速運転に適していますが、現在はあまり作られていません。


それは自動車自体が重くなり、燃費などが良くなりません。雪道では後輪なのでスタッドレス・タイヤでも滑りやすくなりなります。現在では一部のスポーツタイプに残っています。②FF(前輪駆動)自動車は今はこの形が多くを占めています。操作性がよく、フロントにエンジンやチェンジ部分が入りコンパクトにでき、自動車も軽くできるので燃費が向上します。前輪で駆動し方向性を決めるのでどうしても負担が多くなり、前輪のタイヤに「力」がかかりますので、外側や減りやすくなります。タイヤのローテーションや早めのタイヤ交換が必要になります。雪道では登りはいいのですが、くだるときに注意をします。日本ではワンボックスという背の高い7人から8人が乗れるタイプも今は技術が進みほとんどがFFの駆動で走ってます。ただタイヤとタイヤの幅が長いため回転や駐車するときに慣れが必要です。

無段変速機(CVT)って

2014/10/23

AT車の一つのバリエーションとして数えられるものに、無段変速機(CVT)と呼ばれるものがあります。ATにせよ、MTにせよ、これらは基本的にはギアを介しての変速となりますから、変速は段階ごとに行われます。CVTはこれらとは基本的に機構が異なります。


すなわち、エンジン側と車輪側それぞれに円錐形のプーリーが備え付けられていて、この二つのプーリーが金属製の特殊なベルトで結合されています。アクセルの開度に応じてエンジン側と車輪側のプーリーがそれぞれに幅を変えることで、路面状況等に応じた最適な組み合わせが選択されていくというものです。原理的にはスクーターに用いられている変速機構と同じです。このためCVT車の場合にはスピードが上がっている場合でも、エンジン回転数が落ちていくという現象がたびたび見られます。無段階的に最適な変速値が得られますので、燃費の向上が期待できるというものです。これはエンジン側と車輪側がスチールベルトで直結していますから、厳密に言えばATではありません。むしろMTに近いというべきかもしれません。CVTは原理的にはクリープ現象が発生しませんが、現行のCVT車には人工的にクリープ現象を作り出しています。

トルクコンバーター式ATとは

2014/10/23

トルクコンバーター式ATは、流体の力学的作用を利用した変速機で、オートマチック車で使われており、マニュアルトランスミッション車におけるクラッチと、トランスミッションの働きを同時に行う事ができ、アクセルペダルとブレーキペダルのみで車を運転します。
トランスミッションケース内にオイルを満たし、エンジン側とトランスミッション側の向かい合ったタービンが、流体の力で回転する事によって動力を伝える装置で、エンジンの回転トルクを2から3倍に増幅させる働きがあります。


また、オイルを通じて駆動力が伝達されるので、スムーズな発進ができ、アイドリング時にも僅かなトルク伝達があるので、クリープ現象を発生させます。
オイルの回転する力によって動力を伝えており、負荷が大きくなると滑りが多くなって、伝達効率が落ちますので、マニュアルトランスミッション車に比べると、燃費性能で10から15%程度悪化する傾向にあります。
車両が停止している状態でトルク変換率が最大になる事をストールと呼び、この間の入力は、全て熱に変換されるので、システムによってはオイルクーラー等の冷却装置が必要になります。
最近では一定速度以上で機械的に直結して、効率を向上させるロックアップクラッチを備えるものが多くあります。

ATの特徴と種類

2014/10/23

今やほとんどの車のトランスミッション(変速)がオートマチックトランスミッション(AT)に置き換わってしまいました。AT限定の免許も登場し、MT車を見かけることも少なくなりました。ATが当たり前と思っている方もいらっしゃると思います。


ATの特徴は何といってもMT車の運転には絶対的に必要であったクラッチ操作が必要なくなったということです。運転席の足元にあるペダルは縦長のアクセルペダルと横長のブレーキペダルしかありません。わずらわしいクラッチ操作から解放されたドライバーは、加速したい時はアクセルを、停止したい時はブレーキを踏めばよいだけになったのです。通常のATはトルクコンバーターという装置によってエンジンの力を車輪に伝達します。トルクコンバーターの中には向き合った二つの円盤と非常に粘性の高いATオイルが封入されています。二つの円盤は完全に接しているわけではなく、その間をオイルが満たしています。このためエネルギーの伝達にややロスがあるのです。こうしたエネルギーロスを解消するために開発されたのがスチールベルトとプーリーを利用したCVT(無段階変速機)とよばれる機構です。これによって飛躍的に燃費の向上が図られました。