車のギア種類

Question

マニュアル/オートマ/CVTの3種類のメリットとデメリットはなんですか？これからはCVTが増えるんですかね？

Answer 1

最初にいろいろな変速機（乗用車用）の種類について，説明し（細かくて済みません），その後，「MT」，「AT」，そして「CVT」の説明をいたします。また運転者の操作方法についても説明します。

●変速機の分類
ちょっと細かいのですが，以下に変速機の種類について分類いたします。ここで，「★」は現在の乗用車（マスプロ）に採用されていることを示します。

手動変速機（MT）
|- 手動クラッチ（マニュアルクラッチ）付き手動変速機 … （ふつうの）MT ★ → 手動
|- 自動クラッチ付き手動変速機 … トヨタMR-Sなどに採用。クラッチとシフトレバーを油圧駆動 → 自動

自動変速機（AT：広い意味での） → すべて自動
.|- 多段（ステップ）式AT
.|.|- 遊星ギア式 … （ふつうの）AT ★
.|.|- 2軸ギア列式（平行軸歯車式）
.|... |- シンクロメッシュ式
.|....|..|- シングル・クラッチ … BMWのSMGやアルファロメオのセレスピードなど ★
.|....|..|- デュアル・クラッチ（DCT） … VWのDSG，AUDIのS-TRONIC，日産GT-RのGR6など ★
.| .. |- 油圧多板クラッチ式 … ホンダ・マチック … 他社のAT特許を回避するため ★
.|- 無段変速機（CVT）
.|.|- プーリー式
.|.|..|- ゴムベルト式 … 自動車用は耐久性が無く失敗（DAF600）。スクーター用として現存
.|.|..|- 金属ベルト式 … （ふつうの）CVT。初期のCVTは電磁クラッチだったが，現在は大半がトルクコンバータ付き ★
.|.|..|- チェーン式 … ボルグワーナ社など開発。AUDIのCVT（マルチトロニック）などに採用 ★
.|.|..|- 乾式複合ベルト式 … 愛知機械が開発。少量，スズキ車に採用されていた
.|.|- トロイダル式
.|.|..|- ハーフ・トロイダル式 … 日本精工が開発。日産車に採用例あり（エクストロイドCVT）。現在はないが，改良版を日本精工が開発中
.|.|..|- フル・トロイダル式 … トロトラック社と光洋精工が開発したものの製品化できず
.|.|- トヨタ・ハイブリッド用動力分割機構 … 下記のような構成になっており，発電機回転数を調整することで，エンジンと出力軸（モータが係合）との変速比を調整できます。 ★

サンギア＝発電機
プラネタリーギア＝エンジン
リングギア＝モータ＝出力軸→車輪

●簡単にまとめると
MT … 人間が変速操作をする（F1のようにクラッチ操作がなく，変速操作だけをするものもあります）
AT … 自動的に変速操作がおこなわれる （CVTもATの1種類で，変速比が無段階に変わるのが特徴）

●どうして MT → AT → CVT と変わってきたのか？
20年くらい前までは，ほとんどのクルマはMTでした（日本）。日本は渋滞比率が高いので，クラッチ操作が面倒なMTは嫌われ，ATになりました。その後，3段あるいは4段のATより燃費を改善するため，CVTができました。これはエンジンの最適な効率点を使えるので，燃費が10%くらい改善します。

●変速機の単体効率は，CVTが一番悪い！
下記の単体伝達効率をご覧ください。

MT 95%以上
AT 低速＝80% 高速＝90%
CVT 低速＝85% 高速＝75%

CVTは変速機単体としては効率が低くとも，エンジンの効率が良いところを使うため，燃費が改善できるのです。欧州のように長距離を一定速度で走行する場合，あまり変速がなく，上記の単体効率が効いてきますので，CVTでは燃費改善はできません。

●メリット／デメリット
★MTのメリット＝伝達効率が高い → 燃費が良い／デメリット＝操作が面倒
★ATのメリット＝操作が非常に簡単／デメリット＝伝達効率が悪く，燃費が悪い
★CVTのメリット＝操作が非常に簡単で，段階的な変速ではないので，なめらか。しかも良い燃費／デメリット＝伝達効率が悪い，大トルクのエンジンに使えない

●どうしてCVTは単体効率が悪いのか？
プーリーに金属ベルトが摩擦で接触しています。もし巻き付けの長さが短くなると（巻き付け直径が小さい），プーリーとベルト間で滑ります。このため変速比が大きいところ（低速域）や小さいところ（高速域）では，効率が落ちます。

●どうしてCVTは燃費が良いのか？
CVTはエンジンの効率が良いところを上手に使えるからです。このため単体効率が悪くても，総合的に良くなります。しかし欧州のように高速道路の頻度が高いと，燃費は良くありません。

●どうしてCVTは大きなエンジンだと使えないのか？
CVTに多い金属ベルト式では，ベルトの強度のため，大きなエンジンでは使えません。現在の最大の容量では，排気量3.5Lのガソリンエンジンまでです。これ以上になると，トロイダルCVTという方式か，チェーン式のCVTになります。

●何が増えるのか？
CVTが増えます。でも伝達効率が悪いので，DCTという2個のクラッチを使う方式が，日本でも増えていきます。DCTであれば，伝達効率が高く，しかもエンジンの効率が良いところを使えるからです。フォルクスワーゲンのDSGがその例です。
日本では，日産GT-Rや三菱のランサーエボリューションⅩに使われています。

ご参考になれば幸いです。

質問者からのお礼コメント

詳しい回答でした。

Answer 2

違います。

ギアの組み合わせによるミッションとＣＶＴです。
マニュアルとオートは操作方法です。
ヨーロッパ車ではクラッチ操作までオート化させている車もあります。

ギアを組み合わせたミッションは、どのようにギア数を増やしても、ギアを切り替えている一瞬だけは駆動が抜けます。
ＣＶＴはギア比を変化させている間もギア比の変化が連続的に行われ、駆動が抜けません。
ギアを組み合わせたものはギアを変えている間は駆動が抜けますが、ギアが噛み合ってしまえば滑りを感じることはありません。
ＣＶＴは連続的にギア比を変化させるため、ギア比が変化している間の滑りを感じます。

今までオートマといっていたものも、遊星プラネタリギアとクラッチの組み合わせで構成されています。