ATの多段化についての素人的な考えについて感想ください。

Question

燃費競争が起きている車社会ではやはり燃費を気にしたトランスミッション作らなければならない。
今までの3、4速ATでは、今の回転数に対するパワーが余っている状態になる、ドライバーが必要とするパワー(今の瞬間の得たい加速度分を出すためのパワー)より多い回転数(この回転数で出せる最大出力が多すぎる)になってしまう。
需要と供給(必要なパワーと最大出力)がぴったり合うバンドを実現するために多段化している。
と考えていいですか？多段ATよりCVTのほうが需要と供給にあっている。

文章表現が下手ですみません。
自動車について独学中です。

Answer 1

だいたい合ってると思います。
私も半分素人で、ただ職業がクルマ屋でクルマが好きというだけの独学ですが、私なりの考えを。

＞燃費競争が起きている車社会ではやはり燃費を気にしたトランスミッション作らなければならない。

全体的に見れば大多数はその通りですね。ただ、やはり燃費を含む環境性能を気にしたクルマばかりではないということに注目してもらいたいです。
燃費の世界でも、レースの世界でも、趣味のサーキット走行の世界でも、トランスミッションは欠いては語れない重要な機関です。
多段化することで巡航回転数をより引き下げ、それに伴ってエンジン出力やトルク特性も低回転向けにセット・チューンすることにより、より優れた燃費性能を発揮することができます。
近年のダウンサイジングターボが、過給がかなり低回転からよく効き、トルクバンドが大きくなっているのは、ATの進化も伴っているからこそとも言えると思います。

ただ、このセッティングでは速く走れるクルマはできません。
レースの世界では当然走行性能を最も重視するわけですが、市販車でも走行性能を売りにしたクルマはたくさんあります。こういったクルマは（当然環境性能は無視できるものではないですが）いかに変速スピードを速くし、ロックアップ領域（ギア直結状態）を広げるかで、CVT等も含むATのフリクションロスを打ち消すか、というのも命題になってきます。

旧来の3速、4速ATではダメな理由はさまざまだと思いますが、段数が少ないことによって変速比の差が大きくなってしまうということが最も大きな問題です。
これは多段化することにより、巡航時は高いギアを使って回転を抑え環境性能を上げ、いざスポーツ走行となったときはクロスレシオ化された中間ギアを使うことで、よりフレキシブルに対応できるといった意味合いもあります。

例えば4ATで2速･3速がクロスしていたとします。
街中で大変乗りにくいクルマになるでしょう笑
速度が低めの交通状況で、少し登坂になれば頻繁に2速･3速を行ったり来たり、2速･3速がクロスしていれば高速巡航性能確保のために4速を遠くする必要が出てきますから、4速巡航中の再加速が厳しい…といったいろいろな問題が発生してきます。
4速100km/h時5000rpmでも平気ならいいんですがね笑
逆に2速･3速の使えるスピードレンジを広げると、今度は変速後に回転数がグッと落ちてしまい、せっかくエンジンパワーやトルクが強大でもそれを活かしきれなくなります。4速100km/h時に1500rpmでも良いですが、旧来のATやエンジンのままその回転数まで落ちてしまうと再加速がかなり厳しいでしょうね。

また、旧来のATは、大きくは技術的な問題、その他変速ショックや耐久性等の諸問題から、近年の多段AT並みに変速スピードが速いものはありませんでした。
そうなると頻繁なシフトチェンジは、スポーツ走行においてはタイムロスやドライバビリティの低下につながり、一般道走行においてはギクシャク感の増大や変速ショックを繰り返すことによる快適性の低下、各マウント類の消耗等、いかんともしがたい問題が多数出てきてしまいます。

さらに、今のエンジンは回れば回るほどパワー・トルクが出る、というものは多くありません。実用域もしくは+αくらいの領域で最もおいしいところが出てくるエンジンが多いので、単純にレブリミット近くを保っていればいいというものではなくなってきているというのもあります。

CVTについては、クルマ好きからは敬遠されがちなものですが、その大きな原因のひとつはドライバビリティの低下です。
通常のATやMTですと、アクセル開度に応じてエンジン回転が上昇し、ある一定の速度まで到達すれば自動的に変速するものが普通です。
しかしCVTは構造上、どうしても独特の滑り感が出てしまい、旧来のミッションに乗り慣れた人が乗ると違和感は拭えません。巡航時にキックダウンまでいかないレベルでグッと踏み込んでも、シフトダウンしてエンジン回転が上昇して…という流れにはならず、ジワーっと回転数が上がっていくあの雰囲気が、クルマ好きからするとちょっと…ということなのだと思います。

また、ATやMT以上にフリクションロスが大きく（近年はかなり改善されつつありますが）ドライバーの感覚とも合わないことから、スポーツ走行には向かないと思われがちです。

ただ、質問者様のおっしゃるように、エンジンの最もおいしい回転数で回転を維持できる（有段変速しないため）ことから、近年ではラリー等でも注目されています。
最近ヴィッツのCVT仕様がプログラム書き換えのみのノーマルCVTでラリーに出場していますね。
これは燃費にも活かせる特徴で、より低回転でエンジンのトルクが出やすい回転数に維持できれば、いたずらに回転数を上げることなく巡航できます。
CVTが燃費がいいのはおそらくこれでしょうね。
ここで出てくる更なる問題としては熱。他のミッションと比べて構造が複雑で、油圧経路もそれに応じてさらに複雑になることから、高回転を多用するレースの世界ではCVTがオーバーヒートしてしまいます。
CVTクーラーなどでもやはり限界がありますので、ここに活路を見出すことができればひょっとしたら…ということもあり得るかもしれませんね。

CVTは構造上、滑りを利用した変速をしますので、大パワー・大トルクには対応できない（滑りすぎてしまう）ので、スバルや日産がいい例ですが、せいぜい300～330ps/40～45kg･m程度が限界でしょう。
今後はもっと優れたCVTが出てくる可能性もなくはないですが、国産車もどんどん性能が上がっていき、正直ガラパゴス化してしまっているCVTに、長い将来はないと思います。小型軽量車、パワーやトルクの必要ないクルマにはしばらくCVTが主流のままでしょうけどね。
構造の複雑さや特性から来る耐久性の低さも問題点の一つだと思います。

Answer 2

CVTはギア比の幅が小さい弱点がどうやっても解消できないので、
コンパクトさが優先される小型車には今後も採用されても、
それ以上のクラスでは多段ATに駆逐されると思われます。
DCTも同様。

ギア比レンジの問題の解決のため、
ダイハツではO/D側に、トヨタは発信側にギア別のギアを組み込み
レバレッジ広げる構造をとってますよね。
コンパクトにしつつ欠点のためです。

Answer 3

CVTは、無限にギヤ比を変更出来るので、その時、その状態で
最も燃費の良いギヤ比を選べるので、燃費は良くなるのだと思います
ですが、CVTにも弱点があり、駆動ロスがあるので
高トルクのハイパワーエンジンには不向きです
だから、軽自動車やコンパクトカーに多く採用されるではないでしょうか？

とりあえず、滑りの問題で高トルクエンジンの車は
多段AT化になっている事を考えたら、CVTは軽、小型、中型限定で
需要は満たせないと思います

あと関係のない蛇足ですが、私はCVTが大っ嫌いです

普段MTに乗っているのですが、偶に妻のワゴンRに乗った際
何時もの感覚でアクセルを踏み込むと、急発進します
会社のフィールダーでも同じ現象になった事がありますから
多分それがCVTの特性なんだと思います

で、学んだのがCVT車を発進させる際は、ブレーキペダルをリリースし
クリープで車が進み始めたら、ゆっくりとアクセルを踏み込むと
スムーズにスタートが切れます・・・が

この、もっさり感が我慢なりません

特に、駐車する際の切り替えし時
ステアリングを切ってブレーキを踏んで停止し
Rレンジにギヤを入れ、ブレーキペダルをリリースし
進み始めてからアクセルを踏み込む訳ですが
ブレーキペダルをリリースしてから動き出し、アクセル踏み込むまでの
タイムラグが兎に角、いじっかしい・・・

MTならギヤを入れて半クラで即発進出来ますし
交差点なんかで青信号になり発進する際、前に車が居たら
その車の発進に合わせてゆっくり発進するのも
前がオールクリアーで一気に加速するのも
右足と左足で自由自在にトラクションをコントロール出来ます

燃費が良くてもそう言った応答性の悪さは勘弁ですね

Answer 4

>多段ATよりCVTのほうが需要と供給にあっている。

いや、あってない。
CVTは伝達ロスが多いので多段ATに対してはメリットない。
エンジンを低回転にできてもベルトの摩擦やプーリーの油圧で失われる伝達ロスの方が大きいから。
3ATや4ATに対しては、ロス分をエンジン回転数の低さでカバーできますが、6速以上の多段AT相手ではロス分を回転数でカバーできないのでメリットがない。

そうなると、CVTの良さはコンパクトさくらいしか無くなるから、軽自動車等の車載に制限がある小さな車でしか活躍の場がない。

Answer 5

ぴったり合うと耐久性が落ちます。通常、なんでも2〜3倍の余裕を持たせています。

Answer 6

その通りです。
ただＣＶＴの技術は非常に高度で、未だに300馬力程度が限界です。現在はそれ以上ＡＴに頼るしか有りません。
しかし1990年頃は軽自動車にしか採用出来なかった事を考えると、目覚ましい進歩です。そのうち全てＣＶＴに成る日が来るかもしれませんね。

Answer 7

概ね、その考え方で間違いないと思います。
常に、ドライバーの求めるパワーに合わせたパワーを供給できるギア比に、無段階で合わせられるCVTにはアドバンテージはあると思います。

ですが、コストが掛けられる車種においては、ドライバビリティ向上のため、あえて無段階ではない、多段の有段変速機が用いられる傾向があります。

CVTはベルトの摩擦により動力を伝達する変速機ですので、ロスが大きいです。プーリーに油圧を掛けるため、エンジンパワーを使っていますので、ハイパワー車用のトランスミッションとしては、やや不向きと考えられます。（採用例はあります）

（私は専門家ではありません。ご了承ください）

Answer 8

『CVT』
は円錐形に限度があると