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トランスミッションとは

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トランスミッション(変速機)は、車両にかかる走行抵抗の変化に応じてエンジンのトルクを変換順応させるために設けられます。そもそも何故トランスミッションが必要なのでしょうか。内燃機関であるエンジンは、エンジンから出力されたエネルギーだけでは発進時に必要なトルクを得られない、回転速度を低くし過ぎると必要な出力を得られないという特性を持っています。よってトランスミッションで発進時に必要な大きなトルクを得るわけです。片や一定の速度域、高速ではそれほど大きな動力は必要ありません。この場合はエンジンの回転数を下げます。つまり、ロースピードで最もハイパワーのローギアで発進、速度が上がるにつれて3速4速と変速していき、ある程度の高速域でハイスピード、ローパワーの5速、6速を徐々に繋げてスムーズに走らせます。またバックする場合は、逆回転にします。マニュアルトランスミッション(MT)では、ギアの位相変換を手動で行います。オートマチックトランスミッション(AT)では、自動クラッチ機構と自動変速機構を合わせます。昨今の主流は流体変速機であるトルクコンバーターです。セミATは、クラッチ操作を自動化させたものです。その他、奇数段と偶数段で別々に2つのクラッチを備えるDCT、無段変速機のCVTもあります。

プロペラシャフトとは

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プロペラシャフトとは、4WDやFRの車に使われているエンジンの回転力を後輪に伝える軸です。ボディ下部の中央を前後に結ぶ回転軸です。4WDやFRにはデファレンシャルギアが後輪にあります。それに対して駆動力を起こすエンジンは前のボンネットの中にあります。エンジンで生まれた駆動力はミッションギアを通し、駆動輪のデファレンシャルギアに伝えられなければなりません。エンジンと駆動輪が離れている場合は、プロペラシャフトが必要です。ホイールベースが長い場合は、複数のシャフトを用い分割して駆動力が伝達されます。駆動輪が前輪にある場合はプロペラシャフトを用いる必要がありません。常に高速回転しているエンジンの駆動力を伝える役割をしている上に底部で晒されているため、摩耗劣化しやすく、走行距離が長くなるほどに異音や振動を発生してしまいます。泥道や悪路の走行が多い場合は劣化が早くなります。シャフトが破損すれば、上手く駆動輪にエンジンの回転を伝えられなくなり安全性に問題が発生します。素材も耐久力が求められ、錆びにくく強度の高い鋼が使用されています。修理には、部品代金以外に、シャフトの交換とバランス調整が必要です。シャフトは走行中は熱を持つため、交換作業は2日以上を擁する場合もあります。

ドライブシャフトとは

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ドライブシャフトとは、読んで字のごとくドライブ(動かす)するシャフト(棒)です。
エンジンが生み出した回転エネルギーを、トランスミッションを介してタイヤに回転力を伝えるための部品です。
自動車でいうと前に進む、もしくは後ろに下がるときに、エンジン→トランスミッション→ドライブシャフト→タイヤというように動力が伝わるので非常に大切な部品です。
また、走行中のタイヤからの衝撃による動力方向の変換や旋回時の動力の方向の変換も担っています。
そういった衝撃や変換はジョイント部をフレキシブルに可動させることにより円滑な走行を可能にしています。
高速で回転しているため、ジョイント部には非常に大きな力と熱が加わります。
ですので、ジョイント部にグリースを封入し滑らかな回転かつ廃熱を促しています。
グリースはブーツと呼ばれるゴム製の部品でカバーをされていますが、このブーツにも常に伸縮と、熱と、地面からのダメージに加え、経年劣化が起こりますので定期的な点検と交換が必要となります。
常に動力を伝える大事な部品ですので頑丈に作られていますので、定期的な点検とブーツの交換、グリースの量に注意していれば簡単に壊れる部品ではありません。

デファレンシャルギヤとは

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デファレンシャルギヤ(差動装置)は、動力伝達装置の一つで、リダクションギア(減速装置)と一体になっています。デファレンシャルギヤは、前輪駆動FFでは前輪に、後輪駆動では後輪に、4WDでは前後両方に取り付けられています。因みにフルタイム4WDでは、前輪と後輪の回転差を吸収するセンターデフが備わっています。デファレンシャルギヤは、車がコーナリングする時、左右輪が路面とスリップを起こさず回転し、また左右輪の回転差にかかわらず動力を左右均等に伝えるために設けられます。コーナリングする時、左右輪には回転差が生じます。例えば右へ回る場合、右輪よりも左輪の方が多く回転します。もしも右と左の動力が同じだったとすれば、右輪は空転を起こしてしまいます。空転はタイヤが摩擦して劣化するだけでなく、駆動軸にも悪影響を及ぼしますし、乗り心地や操縦性も悪化します。このような時に、左輪に必要な動力を与えて左右均等にするのがデファレンシャルギヤの役割です。しかしながらデファレンシャルギヤの欠点もあります。例えば片輪がぬかるみに入った場合には、ぬかるみに入った方に動力が伝わることになり空転してしまいます。そこでLSD(リミテッドスリップデフ)の登場です。LSDによってこのような場合でもぬかるみに入っていない方に動力を伝えて脱出できるようにします。

クランクシャフトとは

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車のレシプロエンジンの仕組みは往復運動を回転運動に変えるものです。シリンダーの中で爆発した熱エネルギーはピストンを押す力となってピストンに往復運動を与えます。ガソリンエンジンでは動力を1回発生させるのに4つの作動をしなければなりません。ガスの吸入、ガスの圧縮、ガスの爆発膨張、ガスの排出です。この部分がシリンダー内の往復運動です。この往復運動はコンロッドを介して回転運動に変わります。往復運動を回転運動に変える仕掛けをクランク機構と言い、回転している軸をクランクシャフトと言います。またクランクシャフトとコンロッドの間に位置する部分はクランク腕と呼ばれ、クランク腕とコンロッドを繋げているのがクランクピンです。4サイクル式のエンジンでは、クランクシャフトが2回転して1つの仕事を行い、2サイクル式では、クランクシャフトが1回転して1つの仕事を行います。因みにピストンはクランクピンの中心が描く円(クランク円)の直径に等しい距離だけ往復します。エンジン回転数は正にイコールこのクランクシャフトの回転数です。当然ながら大きなパワーがかかる部分で、精度も要求されます。エンジンの部品の中では高価です。また相応の高剛性と軽量化も両立しなくてはなりません。

駆動伝達方式について

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自動車のドライビングに直結するという点で、駆動伝達方式の違いは重要な要素になっています。駆動伝達方式とは、つまり運転する時に、ハンドルを切って前のタイヤが動くのか、後ろのタイヤが動くのかという違いです。さらには、エンジンの搭載位置も、この駆動伝達方式に関係があります。クルマのフロント部にエンジンが搭載されていて、前のタイヤが動くクルマは、フロントエンジン・フロントドライブを略してFFといいます。フロント部にエンジンが搭載されて、リアタイヤが動くクルマは、フロントエンジン・リアドライブを略してFRといいます。クルマの後部にエンジンが搭載されていて、リアタイヤが動くクルマはリアエンジン・リアドライブを略してRRといいます。クルマのボディ中央部にエンジンが搭載されていて、リアタイヤが動くクルマはミッドシップエンジン・リアドライブを略してMRといいます。エンジンの搭載位置はフロント部が多いものの、エンジン位置に関わらず、四輪が駆動するクルマは4ホイールドライブを略しして4WDといって、駆動伝達方式による分類は以上になります。それぞれの駆動方式によって、メリットとデメリットがあり、クルマの用途や目的によって駆動方式が使い分けられるのです。

無段変速機(CVT)とは

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CVTとはContinuously Variable Transmissionの略称で、自動車に搭載されているトランスミッション機構の一つです。
マニュアル式はクラッチペダルやシフトレバーを運転者が操作することでシフトチェンジを行い、オートマ式ではシフトチェンジは自動的に行われます。一方CVT方式は、これらのギアを利用した機構とは全く異なった変速方式となっており、プーリーとベルトによって構成され、ブーリーの直径と溝の幅を変化させることで無段階の変速を可能にしたものです。
このため、連続的な変速が行われ、マニュアル式やオートマ式でシフトチェンジの際に必ず発生する変速ショックが無く、スムーズに走行することができます。
CVTは、無段変速機構部やトルクコンバータ、カウンターギヤ部、ディファレンシャル機構部、油圧装置、オイルポンプ、前進・後退切り替え機構部などから成り、ブーリーやベルトは無段変速機構部にあります。
エンジン効率の高い回転数を維持しやすいため低燃費の実現に向いているほか、ギアを利用した変速機に比べ部品数が少なく済むためエンジンの小型化が可能など、多くのメリットがあります。一方でコストが高いなど、デメリットも存在します。

トルクコンバーター式ATとは、自動車で使われるトランスミッションの一つで、現在多くのクルマで採用されています。ATの構造は、大きくトルクコンバーター、コントロールバルブ、変速ギアの3つの部品から成り立っています。その中で、トルクコンバーターというのは、エンジンから生み出された回転トルクを、ミッション内部のギヤを通して駆動軸に伝える役割をもっています。その際、機械的に回転トルクを伝えるのではなく、流体(オートマチックフルード)を通して行われているのが特徴です。

流体(オートマチックフルード)を通して回転トルクを駆動軸に伝えるため、シフトをDレンジに入れた状態でブレーキを踏んでもエンストが起きません。また、このトルクコンバーター式ATトに組み合わされる変速ギアは、プラネタリギヤと呼ばれるものが使われています。三つのギアから構成されており、中央にあるギアの周りを小さなギアがプラネットのように回っていることからこのような名前が付けられています。多段変速機付きオートマチックの多くが、このトルクコンバーター式ATを採用していますが、自動制御式マニュアルトランスミッション(AMT)と呼ばれるタイプもあります。

自動車にはMT車とAT車の二つのタイプがあり、MT車のことをマニュアルトランスミッションと言い、AT車をオートマチックトランスミッションと呼ばれます。その決定的な違いとしては、MT車はクラッチを踏むことでギアチェンジを行なう必要があり、その分、運転者に手間がかかる仕組みになっています。

なお日本国内では、主流はオートマチックトランスミッションのAT車が主流ですが、種類もトルコンステップAT、CVT、DCT、AMTと存在します。トルコンステップATは、採用されることが多いATの一つで、発進時のスムーズさと変速時間も早く、ギアの多段階にも対応できる特徴が見られます。

以前は燃費の悪さが指摘されましたが、現在ではMTに近いか、それ以上の燃費の良さを実現しています。次にCVTは変速時のショックがほとんどない特長が見られ、コンピューターによる制御によって回転数の無駄を制御しています。

ただギアの多段階には対応するのが難しい点もあります。次のDCTはMT車に近いダイレクトなギアチェンジを行なうことができ、スポーツカータイプや外国車などで採用しています。発進時のスムーズさに欠け、部品点数も多いのでメンテナンスコストがかかってしまう難点があります。

AMTはMT車で人間が操作するクラッチ動作を自動的にコンピューターが行ってくれる仕組みとなり、MT車の様なフィーリングを得ることが出来ますが、スムーズな発進に欠ける面もあります。なかでもオートマチックトランスミッションを採用されるケースが多い種類は、トルコンステップATかCVTの二つが多いです。

トランスミッションは、車両にかかる走行抵抗の変化に応じてエンジンのトルクを変換順応させるために設けられる変速システムであり、流体式と歯車式に大別することができます。歯車式は、トランスミッションのひとつの基本と言えるものです。歯車式では、変速比が最大の段をローまたは1速と言い、次いで2速、3速となり、エンジンクランクシャフトと推進軸とが直結状態になる時をトップと言います。またエンジン回転数よりも多い回転数を推進軸に伝えるものもあり、これをオーバードライブと言います。ギアを用いたマニュアルトランスミッションは、ノンシンクロ式とシンクロメッシュに大別されます。この両者の違いは、変速機構に回転速度を同期させる機構を持たないものがノンシンクロ式(スライディングメッシュ式、コンスタントメッシュ式)、持つものがシンクロ式となります。スライディングメッシュ式は、位置の固定した副軸上のギアに、主軸上にあるギアを、その軸の上を滑らせてかみ合わせ、目的の変速比を得ようというものです。コンスタントメッシュ式は、騒音やギア欠損といったスライディングメッシュ式の欠点を補うもので、主軸ギアと副軸ギアとは常にかみ合わせておき、ギアの切り換えは、つめクラッチをスプライン上に移動させることにより、目的のギアを主軸に結着するようにして行います。コンスタントメッシュ式でも、つめクラッチの結合の際に騒音を発したり、ギアの破損が起こる危険があります。この点を改良し、つめクラッチの相互の歯の周速度を速やかに一致させて容易に連結できるようにしたものが、シンクロメッシュです。

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