CVTについて

Question

メリットとデメリットを教えてください。

Answer 1

●ATとCVTの比較
4速のATとCVTを比較すると，次のようになります。

・燃費 ＝ 一般にCVTが優れる
・単体効率 ＝ ATが優れる
・コスト ＝ ATが安い
・大きさ ＝ ほぼ同等
・変速比幅 ＝ ほぼ同等
・変速ショック ＝ CVTが優れる
・異音 ＝ CVTの方が出やすい（キーンという高音）

●CVTの単体効率が悪い原因は？
・CVTの単体効率を悪化させる原因
大きく3つあります。

(1) 金属ベルトが曲がることによるロス
ベルトがコーンに巻き付くとき，屈曲するとき，ベルト（薄い金属ベルトを重ねたもの）を曲げるロスがあります

(2) 変速比が大きい（小さい）場合の、小さいプーリでの滑りによるロス
CVTは金属ベルトとコーンの摩擦で伝達する方式であるため，コーンとのすべりが問題です。特に2組のコーンの片側にベルトが巻き付く角度が浅いとき，ベルトとコーン間の接触面積が小さくなりすべりやすくなります。

～ ギア比が大きいときと小さいときはロスが大きくなります → 高速で燃費悪化

(3) 作動動力が別に必要
ベルトがかかっている２組のコーンがあります。このコーンを押し付ける油圧を発生させるために油圧ポンプの駆動エネルギが必要です。

・単体効率
CVT 低速＝85% 高速＝75%
AT 低速＝80% 高速＝90%
MT 95%以上 （参考）

●どうしてCVTは単体効率が悪いのに，燃費はよいのか？
添付図をご覧ください。これは横軸がエンジン回転数，縦軸がトルク比（その回転数での最大トルクに対する実際のトルクの割合）を示します。さらに青色は燃費が良いこと，赤色は悪いことを示します。このようなグラフを燃費マップといいます。
ATやMTは，変速をすると，ギザギザの線の上を制御されます。一方，CVTでは変速比を無段階に選ぶことができますので，きれいな曲線で表現できます。
このグラフの青色をトレースするように制御すれば，燃費はいちばん良いはずです。CVTはATにくらべて，トレースする能力が高いため，燃費が良いのです。
つまりCVTは単体としての効率は良くないが，車両全体の燃費は良くなるわけです。

●どうして高級車にCVTが使われないか？
高級車には，大型のエンジンが使われます。現在のCVTは，下記が最大伝達トルクです。

・金属ベルト式（日産など）＝350Nm （Nm＝ニュートン・メートル）
・チェーン式（AUDIなど）＝400Nm

一方，排気量4.0Lクラスのエンジンのトルクは約400Nmです。つまり伝達トルクが厳しいため，高級車には使いづらいのです。

●CVTは問題だったのか？
・初期のCVT
スバル・ジャスティや日産マーチ（2代目）に採用された頃は，トルクコンバータ（トルコン）をクラッチとして使わず，電磁クラッチ（パウダークラッチ）を使っていました。このため渋滞走行などでのクリープ走行（アクセルを踏まなくてもゆっくり走行できる機能）がなく，また上り坂でアクセルもブレーキも踏まないと，後方へずり落ちる問題があり，CVTはATとは異なる走り方が必要という評判になりました。

・10年前のCVT
CVTには，トルコンが標準的に使われるようになり，さらにエンジンとCVTの協調制御を見直しました。これにより後方へのずり落ちがなくなり，クリープ走行が可能になりました。しかし加速時，エンジン回転数だけが勝手に高くなっても，クルマは加速しないという問題が残り，やはりATに慣れた人には，CVTは違和感が残りました。

・現在のCVT
文字数制約のため，下記URLの回答をご覧ください。申し訳ありません。

http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1235590937

●走行条件と変速機
高級車を除いて考えると，欧州車の多くはCVTではなく，ATを採用しています。一方，日本では，CVTのシェアがますます増えています。どうしてでしょうか？

これは欧州と日本の平均走行速度が関係しています。日本では，渋滞路が多く，加減速が多くなります。一方，欧州は日本より渋滞が少なく，しかも高い車速での走行が可能です。

欧州＝AT … 伝達効率が良いATが好まれる（MT比率も高いですが）
日本＝CVT … 加減速にあわせたエンジンの最適効率点をトレースできるCVTが好まれる

●多段ATとCVTの比較
6速以上の多段AT（もうすぐ9速が出ます）とくらべると，CVTのメリットはありません。エンジンとの協調制御はほぼ同じで，伝達効率は多段ATが大幅に優れています。このため高級車にはCVTが使われません。

●最近のCVTは？
ダイハツのCVTは入力段に遊星ギアによる減速機を使い，回転数を30%くらい低下させ，ベルトの遠心力を半減し，プーリ間のすべりを低減しています。

ジヤトコ＝日産のCVTは，出力段に遊星ギアによる2段変速機が付いています。これにより，変速比幅を通常4.5くらいを7以上に広げています。これは乗用車用としては世界最大です。変速比幅が大きいと，強い加速と高速走行でのエンジン低回転による燃費改善が両立できます。

ご参考になれば幸いです。

Answer 2

現在の自動車用CVTの主流は金属ベルト式のCVTです。金属ベルト式CVTの一番の問題はベルトの強度とベルトの摩擦によるエネルギーロスです。
ベルトの強度は改良が進んで2.5リッタークラスのエンジンに対応したものが出てきています。
それとベルトのプーリが意外と重いことまたギアと違って隣り合う軸が同方向回転するために従来のプラネタリギア式ATと同じ配置で搭載するには軸を一本増やしてやる必要がありこれもCVTを重くしてしまいます。最近ダイハツがベルトへの入力前にプラネタリギア軸を使ってあらかじめ逆回転するCVTを発表していました。エンジンの燃焼効率がいい回転数を使用しながら変速することができる理想的な変速機といえるCVTですが上記のような理由で理屈ほど燃費が改善できていないのも事実です。
CVTはまだまだ発展途上のトランスミッションといえるでしょう。
一方プラネタリギア式のATはCVTに比べれば歴史もあり技術的には信頼性が高いといえると思います。こちらも燃費対策として多段化が進められています。最近では6速のATも出ています。多段化の狙いも基本的にはCVTと同じく燃焼効率の良いエンジン回転数を使うためです。
こちらの問題点は変速ショック(クラッチの改良等でかなりよくなってきています)とギアで変速するためにどうしても燃焼効率が良いところだけではエンジンが使えず燃費がCVTに比べるとどうしても落ちることでしょう。

メインテナンス維持費，耐久性については差異はないのではないでしょう。車一台一台の当り外れはどうしようもないでしょう。
安心感ならAT，燃費・スムーズさならCVTというのが現状だと思います。