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2023年03月25日

【おくるま学ぼう】 その27 順番変更中 パワートレイン ATの構造 自動変速機

【おくるま学ぼう】 その27 順番変更中 パワートレイン ATの構造 自動変速機 やっとやっと、ネット復活しました!

ネットなし生活つらかった。
ネトフリ&アマプラ、他オンデマンド配信全滅。
youtube、wrc,課金怖くて見れず、
line、文字だけで耐え抜いて。

本だけ読んでました。
結果的に強制デジタルデトックス。
ま、それも悪くないんだろうけど。

さあ、自動変速機再開です。
はっきりいって、この機構、エンジンのクランクシャフト&ピストン・シリンダー&カム・カムシャフトを
超えるくらい最高です。(by黒艶丸総研)

写真はジャマ・ダ・ゴンのくまくまです。
お勉強するママを邪魔する気まんまんです。

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
おくるま学ぼうシリーズは、
本を読んだ(インプットした)内容を
いろいろ妄想しながら
なんらかの形でアウトプットして

-理解を深めて
-記憶の定着率を上げよう

という学習メモです。
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~



<駆動系・足回り>
1. パワートレイン 
→ATの構造
まずは「プラネタリーギア式副変速機」

では、最初に復習
遊星歯車(プラネタリーギア)機構について
構造は前回を参照。

入力1   入力2   出力は全て遊星キャリア(planetary career)
Sungear = Internal Gear 入力=出力→Direct Drive
Sungear < Internal Gear 入力<出力
Sungear  Internal Gear止める 逆回転

ここで、新しい言葉をひとつ。

入力速度/出力速度=Gear Rate(G.R.)

つまり、エンジン回転より、タイヤがはやければ1より小さく、
逆にトルクフルで回転が少なければ1よりどんどん大きくなります。


さあ、これを踏まえたうえで、

この遊星歯車を3つ繋げます。
繋げ方は、各遊星キャリアを次の内歯車につなぐこと。

そして、マニュアルトランスミッションにあったスライドパーツを使わず、各軸の回転を伝達したり、止めたりするクラッチパックを使用します。
クラッチは25で、スライドパーツについては24で学びました!



1.入力軸と遊星歯車は直接つながっておらず、クラッチが介在する。(C1)

2.遊星歯車の内歯車を止めるクラッチも介在する。(C5)

3. 1st gear G.R. 3.1
C1で入力軸とSungear接続
 C5で内歯車固定
 遊星キャリア(GearA)は3.1倍の強さ、速さは1/3.1で回転

4. 2nd gear G.R. 1.81
 もうひとつ遊星歯車(GearB)を間に追加。
 この遊星キャリアの出力をGearAの内歯車に接続。
 GearBの動かすクラッチをC4とする。
 
C1で入力軸とSungear接続
 C5でGaerBのSungear接続
 GearB遊星キャリアは3.1倍の強さ、速さは1/3.1で回転
 →GearAの内歯車の回転に。
 
 GaerAでは、Sungearの回転+内歯車の回転が加わり、出力速度アップ
 遊星キャリア(GearA)は1.81倍の強さ、速さは1/1.81で回転
 
5. 4thgear G.R.1.0 Direct Drive
 手前に(入力軸の回転を引き継ぐ)中空シャフトが取り付けられる。
 中空シャフトは、GearBの遊星キャリアに接続されている。
 この中空シャフトを働かせるクラッチをC2とする。
 
 C1で入力軸とGearBのSungearを接続
 C2で入力軸と同じ回転をGearBの遊星キャリアに接続
 GearAで、本来3.1になる回転速度を、GearBの遊星キャリアからの速度で相殺。
 これがG.R.1.0のDirect Driveとなる。

6. 6th Gear G.R.0.61 Over Drive
4th Gearの状態で、C1を取り除く
 →GearBのSungearへの入力はなし
 C4をオンにして、GearBの内歯車の動きを止める。
 この状態で、C2をオンにしたまま、エンジンからの入力をそのまま
 GearBの遊星キャリアに伝える。
 
 GaerBの遊星キャリアは、GearAの内歯車に回転速度を伝えるが、
 半径は遊星キャリアの方が内歯車より小さいので、当然増速される。
 これにより、G.R.0.61のOverDriveが達成される。



7. 3th Gear G.R.1.41

 3thGear & 5th Gearには、もう一つ遊星歯車を追加します。
 この歯車の特徴は中空サンギア。入力軸に接続されている。
 当然遊星キャリアはGearBの内歯車に接続されている。
 これをGearCとする。このギアを入れるクラッチをC3とする。
 
 まず、C1適用。入力軸へのエンジンからの回転が伝達される。
 さらに、C3適用。
 GearCにSungearからエンジンの回転が伝達。遊星キャリアを回転。
 
 このGearCの遊星キャリア出力が、GearBの内歯車を回転させ、さらにGearB
のSunGearにもエンジンの回転が伝わり、同様にGearAも回転が伝わることにより、4thと2ndの間の回転数が実現する。 G.R.=1.41

8. 5th Gear G.R.0.71
 上記の3thGearの状態で、
 OverDriveを達成した時のように、C1をハズし、C2を適用すると、4thと6thの間の速度が達成できる。

9. Back Gear
C3を入れる、入力はGearBの遊星歯車のみ。
 GearBのSungearが逆回転する。
 GaerAの内歯車を固定するクラッチ、C5を適用する。(公転しない)
 GearAの内歯車が固定された状態になるので、遊星キャリは逆回転を出力する。

3つの遊星歯車と5つのクラッチで7つの動き(?)を表現している変速機。
歯車ってすごい。

ちょっとまとめ。
   G.R.
1st  3.1
2nd 1.81
3rd 1.41
4th 1.0
5th 0.71
6th 0.61

これは、出力側(タイヤ側駆動側)からみたエンジンの回転比率になります。

だから、エンジン側から見た、入力側からの数字もみたいですよね。

1st  0.32
2nd 0.55
3rd 0.71
4th 1.0
5th 1.41
6th 1.64

あら、なんか、出力側からみた数字の逆の近似値が並んでますよ!
これだけ見ると、各ギヤ比と速度&トルクのグラフがなんとなく頭の中で想像できます。

今回学んだ動画はAllison1000という変速機の実例をもとに作られた動画でした。
となると、
他の変速機(各歯車の歯の数や大きさなど)により、
これらの比率は変更されるわけです。


個人的見解ですが、
今まで、

マニュアルトランスミッション えらい
ATのドライビング       ちょっと運転へたっぽい

という偏見がありました。

が、この機構を理解することにより、
遊星歯車機構を使ったしかも、スライドパーツを必要としない変速機構は
白眉といっていいんじゃないんでしょうか?

マニュアルドライブじゃないのにとして(免許はマニュアルだよ)
胸を張って

「遊星歯車機構の素晴らしさを実感してるんです」

といえる気がします。

どなたが、遊星歯車機構およびその連結による変速システムを開発してくださったのか、感謝💛です。

明日はCVTです。
いよいよ、エスロクちゃん搭載のCVTのお勉強ができます。

あ、学んだ動画はこちら。

ブログ一覧 | お勉強 | クルマ
Posted at 2023/03/25 14:49:57

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