トランスミッションの進化と未来は…

 

トランスミッションは日々進化を続けています。

ATはメルセデスベンツとFCAが9速ATをリリースし、トヨタとアイシンAWがレクサスLC、LSに10速ATを採用、GMとフォードも手を組んで縦置き用10速ATを開発、ホンダも横置き用10速ATを登場させるなど、多段化が進んでいます。

いっぽうCVTは、数値が大きいほど性能がいいとされるレシオカバレッジの数値において、日産とジヤトコが共同開発した副変速付きCVTで8.7を達成!

(CVTは一般に5.5~6程度)

レクサスUXのダイレクトシフトCVTも7.56と8速ATに迫るなど確実に進化を続けているようです。

しかし、「ATに比べ繋がりがギクシャクしていてATのほうがいい…」「CVTはアクセルを強く踏み込んでも、音が騒がしくてなかなか前に進まない…」など、否定的な意見も多いようです。

CVTに対する不満も多く聞かれるのに、なぜ日本車はCVTが多いのか?

今回は、AT、CVTそれぞれの長所と短所についても調べてみました。

 

今や2ペダルでもさまざまな構造の変速機が登場しています。

AT(トルクコンバーター式自動変速機

オートマチック・トランスミッションは、  古くから使われている最もメジャーな変速機です。

(昔は「トルコン」と呼んでいました。)

ステップATと呼ばれるもので、エンジンとトランスミッションをつなぐ部分にトルクコンバーターといった流体によって力を伝達する仕組みです。

遊星歯車機構(プラネタリーギア)を複数組み合わせることで変速段を生み出します。

CVT(連続可変トランスミッション)

国産モデルを中心に増えてきたのが、CVT(コンチノースリー・バリアブル・トランスミッション)。

基本的な構造は、向かい合った2つの可変プーリーをベルトやチェーンでつなぎ、エンジンの力を受ける側とタイヤに伝える側のプーリーの幅を変えることで、変速比を無断階に連続可変する仕組み。

シフトショックがなくスムースな走りが可能になることや、小排気量のパワーバンドが狭いエンジンにおいて、高効率な変速を可能にしやすいというメリットを持っています。

DCT(2クラッチ式自動変速機)

デュアル・クラッチ・トランスミッションは、エンジンからの動力伝達装置に2組の摩擦クラッチを使い、トランスミッション内は奇数・偶数それぞれに独立したギアセットを持っているのが特徴です。

摩擦クラッチによって、奇数弾と偶数段のどちらにつなぐかをコントロールするため、あらかじめギアはつないでおいた状態にでき、変速スピードが速いというメリットがあります。

AMT、RMT、AGS(シングルクラッチ式自動変速機)

MTの構造そのままに、シフトレバーとクラッチ操作をアクチュエーターなどの機械任せにした2ペダルはAMT(オートマチック・マニュアル・トランスミッション)、RMT(ロボタイズ・マニュアル・トランスミッション)、AGS(オート・ギヤ・シフト)などと呼ばれます。

構造的にシンプルかつ軽量で、伝達効率に優れていることから、小型車から大型トラックまで幅広く使われている技術で、じつは歴史が長いんです。

EV(固定段の変速機)

要するに、ず~と1速です。

しかもこれは1ペダルでの走行も可能にしている先進性を誇ります。

 

多様な選択肢の中、日本で主流と言えるのは遊星ギアを使った多段式ATとCVTです。

どうして日本ではこの2形式が主流になったのか?

 

ATの長所

まず多段ATは、変速が滑らかという美点が光ります。

これは変速時のクラッチの切り替えを電子制御で緻密に制御できるようになったからです。

アイシンやジヤトコ、ドイツのZFといった変速機メーカー、それにマツダやホンダ、メルセデスベンツといった独自に変速機を開発し生産する自動車メーカーが、多段ATを進化させてきました。

MTではクラッチに相当する部分であるトルクコンバーターは、流体クラッチとしてクルマを滑らかに加速させるだけでなく、ATフルードの流れを利用してエンジン回転と引き換えにトルクの増幅を行なっています。

空回りしているように見えて、そのオイルの流れが次の回転を助け、加速を滑らかに力強いものにしているのですね。

ATの短所

遊星ギアユニットは高い加工精度が要求されます。

多段化によりプラネタリーギアユニットを3段も組み合わせている8速以上の多段ATなどは、MTやCVTと比べてかなり重いです。

多段ATは緻密で複雑、実はエンジンよりも精密さが求められる機械です…だからこそ多段ATは一定以上の高級車にしか搭載されません。

つまり高コストと重量、サイズが受け入れられるようなクルマにしか採用することが難しいんです。

CVTの長所

いまや、コンパクトカーだけでなく大きく重いSUVにも採用されているCVT。

現在CVTの主流となっている金属ベルト式の無段変速機…以前はトラブルも多く、諸外国では一度見捨てられた過去があります…。

しかし、日本のエンジニアたちはトルクコンバーターとCVTを組み合せ、さらに制御を工夫し、加工の精度を高めることで完成度を高めてきました。

諸外国の変速機メーカーがサジを投げた状態であるのに対し、日本の自動車メーカー、変速機メーカーは諦めることなく開発を続けた理由…それはCVTの変速ショックのない加速とレシオカバレッジ(ローギアからトップギアまでの減速比の幅)の広さが、日本の道路事情に合っていたからです。

そうです!

CVTは日本の土地柄にピッタリなんです!

CVTの短所

矛盾だらけのメカニズムを技術力で解決した日本のCVTですが…まだ問題があります。

他の変速機の場合…「変速比を変えるギア」と「駆動力を伝えるギア」が独立しているのに対し、CVTは変速比を変える機構がそのまま駆動力を伝える摩擦伝達となります。

ベルトで駆動力を伝達するためにには、ガッチリとベルトをプーリーで挟み込まなくてはなりません。

けれども強烈に挟んだ状態が良いのかと言うと…それではベルトが動かないし、ベルトが離れる時には滑りが発生するし、そもそもプーリーとベルトを構成するエレメント(金属コマ)との間にも潤滑油が無ければ焼き付いてしまいます…。

だからちょうどいい塩梅でベルトを挟みつけて変速を行ない駆動力を伝え…ベルトがプーリーから離れる時には潤滑により抵抗や焼き付き、かじりを抑える必要がある為…フリクションロスが多く伝達効率が悪くなってしまいます。

 

CVTとATは一長一短であり、どっちがいいとはひと口には言い切れません。

伝達損失から言えばATの方が優れていますが…コストや燃費を考えればCVTの方がパフォーマンスに優れます。

現在は、CVTが小型車用の燃費優先変速機であるのに対し、多段ATは高級車向けの変速機という棲み分けが出来ています。

しかし今後、変速機はモーターと組み合わされる電動化が進み、ワイドなレシオカバレッジは必要なくなります…。

ATの多段化は収束され、CVTは姿を消していくことになるだろうと思われます。

その反面、EVにも3、4速の変速機が搭載される新たな時代が到来するでしょう…。

トランスミッションの進化と未来は…。