魂赤CX-3のブログ一覧

先日，SKYACTIV-DRIVE 6AT について調べてみたので，その続き。

SKYACTIV-DRIVE は，従来のトルコン（トルクコンバータ）での滑りを極力抑えてロックアップ率を上げることで高効率を実現しているトランスミッションである。
発進時のみトルコンを使って，走り出すと直結状態（ロックアップ）にしているらしい。低速では，トルコンを使ってクリープも実現しつつ，走行中は従来のステップATにある滑り感をなくし，MTのようなダイレクト感を感じることができるステップATになっている。
といっても，最近のステップATは同様に高いロックアップ率を実現しているのだとう思うが... （Mazdaさんの以外のステップAT車を運転したことがあまりないので分からない（汗））

今回は，ステップAT（Automatic Transmission）の変速を実現する遊星歯車機構について，自分なりにまとめてみる。


遊星歯車機構は，次の4つで構成される。
(1) サンギア（太陽歯車）（Sun gear）
(2) プラネタリギア（Planetary gear）
(3) リングギア（内歯車）（Ring gear）
(4) プラネタリキャリア（Planetary carrier）

(1) 太陽歯車の外側にいくつかの(2)プラネタリギアが置かれ，プラネタリギアの軸が(4)プラネタリキャリアに繋がる。これらが(4)リングギアの内側に置かれれる。

ギアのギザギザを描くのは骨が折れるので，フラットなままで...（汗）


遊星歯車機構の一般的な使い方は，
(A) リングギア（内歯車）を固定する
(B) プラネタリキャリを固定する
(C) サンギアを固定する
のいずれかとなる。

リングギアを固定する場合
(A-1) 入力をサンギアとすると，出力のプラネタリキャリアの出力軸回転は減速
(A-2) 入力をプラネタリキャリアとすると，出力のサンギアの出力軸回転は増速

プラネタリキャリアを固定する場合
(B-1) 入力をサンギアとすると，出力のリングギアの出力軸回転は逆回転（減速）
(B-2) 入力をリングギアとすると，出力のサンギアの出力軸回転は逆回転（増速）

サンギアを固定する場合
(C-1) 入力をリングギアとすると，出力のプラネタリキャリアの出力軸回転は減速
(C-2) 入力をプラネタリキャリアとすると，出力のリングギアの出力軸回転は増速

上記以外に，
(D) サンギア，リングギア，プラネタリキャリアのいずれか2個を接続すると，同速。
(E) サンギア，リングギア，プラネタリキャリアのいずれか１つを入力とし残りをフリーにすると，ニュートラル
がある。

つまり，8つの組み合わせ方ができる。

増減速（逆回転）等を直感的に把握するダイアグラムを書いてみる。
縦軸で軸に与える回転数を，横軸でサンギア，プラネタリキャリア，リングギアを示す。
各ポイントを固定する場合，縦軸 0 の位置とする。
横軸のプラネタリキャリの位置は，今回適当なところにとっているが，これは，ギアの歯数（サンギアの半径，リングギアの内径）によって決まる位置になる。

A-1


リングギアを固定し，サンギアに入力（N回転）を与えると，出力のプラネタリキャリアが約 1/4 に減速されることが直感的に分かる。

以下，同様に...

A-2


入力と出力が逆になると，増速である。


B-1


プラネタリキャリアを固定すると，逆回転（減速）となる。

B-2


プラネタリキャリアを固定で逆回転（増速）。

C-1


サンギア固定で減速。

C-2


サンギア固定で増速。

D


2ポイント固定すると，等速。

6ATでは，遊星歯車機構を3個組み合わせて，1速から6速，リバースを実現する。

例えば，1速であれば，A-1 のようにサンギアから入力し，リングギアを固定してプラネタリキャリア軸を出力とすれば，歯車のギア歯数に応じた減速ができる。
今回書いたダイアグラムでいうと縦軸（N = 1 とみなして）が減速比（カタログに書かれているギア比の逆数）となる。

（つづく）

CX-3 のバッテリーについて。
現在，5年で走行距離2万3,000 km ちょいで，ことあるたびにバッテリーをそろそろ交換するように勧められる（1回目の車検終えた後では，Dに入庫するたびに勧められているような気が... ）。

自分は，納車されてから1年半ぐらい（走行距離 9,800 km ぐらい）から，i-STOP機能を切ってアイドリングストップからはおさらばしている。
アイドリングストップ機能を日々使っている車両に比べれば，バッテリーへの負担は少なくしているつもりである。

また，たまにではあるがバッテリー液の量を確認しては，バッテリー強化液を補給したりもしている。

【関連整備手帳】
コーディングで i-Stopの無効化（2019-02-17）

バッテリー強化液の補充（2019-09-22）



Battery SOC (State of Charge）値もSpeedometer で日々，確認しながらドライブしており，最近のSOC値は，80程度である。


ちょっと長距離走ると，90近くまでは充電されるときもある。
ここ最近の最高値は，92.5 である。


1週間も乗らないでいると，SOC値が10ぐらいは平気で落ちてしまうのだが（汗），そういうときはSport Mode で高回転ドライブをして，充電する（笑）
冬場は，40台まで下がることもあったが，この夏は60以上はキープできているような気がする。

といっても，そのうちバッテリー交換はすることになるので，一応，調べておく。
CX-3 マニュアル（取扱説明書？）2017年6月版の576ページにバッテリーの記載がある。

SKYACTIV-G i-ELOOP非搭載車は， Q-85 とのことだ。
（SKYACTIV-D 1.5 の S-95 に比べると，容量の少ないバッテリー？！）

Dにお願いすると，4万近く（4万超？！）かかりそうなので，できれば DIY で交換してみたいと考えている。

CX-60にはついに8ATが載った。
MAZDAさんは，これまで 6AT のSKYACTIV-DRIVE を各車に載っけていたが，他社（特に欧州車）は8ATとか10ATを採用していたりしたので，段数を増やすのは時間の問題だろうと思っていたが，ようやく出てきたようである。
ただし，FRベース車用のトランスミッションのようであり，あの長さではFF車に載せるのは無理そうである。
スモールモデルでは6ATでもまだ闘えるのだろう（闘わざるを得ない？）。

CX-60に搭載された MAZDA謹製の8ATは特許情報も公開されているようだ。
調べてみると，SKYACTIV-DRIVE の6ATの特許も見つかった（特開2012-193856）。

この情報によると，一般的な6ATと同じような構成のようである。

(A) 3組のプラネタリギアセット（遊星ギアセット）
(B) 2個のクラッチ
(C) 3個のブレーキ（リングギアクラッチ）

簡単な構成図を書いてみた。


第1クラッチ（CL1）は入力シャフトと第1プラネタリギアセット（PG1）および第2プラネタリギアセット（PG2）のサンギア（太陽ギア）を接続する。

第2クラッチ（CL2）は入力シャフトと第2プラネタリギアセット（PG2）のプラネタリキャリアを接続する（PG2のプラネタリキャリアはPG1のリングギアと常時接続されている）。

第1ブレーキ（BR1）は，PG1のリングギアを固定するのに用いる。

第2ブレーキ（BR2）は，PG2のリングギアを固定するのに用いる。

第3ブレーキ（BR3)は，PG3のリングギアを固定するのに用いる。

CL1, CL2, BR1 〜 BR3 を制御して，1速から6速およびリバースの変速を行う。


（特許の図より引用）

MTのギアの構造はなんとなく知っていたが，MTとATではだいぶ構造が違うことを知った。
プラネタリギア（遊星ギア）を使って減速，増速を実現しているとは...
ちょっと調べてみたら，自転車の変速機（チェーンを掛ける位置を変える変速機ではないやつ）や風力発電の風車，ジェットエンジン等にも使われているようだ。

プラネタリギアは，使い方がいくつかあるようである。
リングギアを固定して，サンギア（太陽ギア）を入力にすると，ギアの歯数に応じて，減速された回転がプラネタリキャリアから得られる。
増速する際には，キャリアを入力として，サンギアを出力にする。
あるいは，リングギアとサンギアを同方向に動かすと，プラネタリキャリアの軸がより速く回転するようだ。

ATでは，主にこのような使い方がされているようである。

6ATでは，ギアセットを3段用いて減速から増速の各ギアを実現している。
8ATでは，4段使っているようだ（組み合わせが6ATに比べてちょっと複雑...）。


普段何気なくSKYACTIV-DRIVE 6ATにお世話になっているが，運転中，トランスミッション内のクラッチがビシバシ接続，切断を繰り返して，Zoom-Zoom な走りを実現していると思うと，ドライブもまた，楽しくなる。


（MAZDAホームページ SKYACTIV TECHNOLOGY SKYACTIV-DRIVEより）