CVTの構造と仕組みを解説します。
多段ATと何が違うのでしょうか？
【書き起こし】CVTの構造と仕組みを解説！多段ATとの違いは？実は効率悪い？【無段変速機】
(00:22) みなさんこんにちはメカのロマンを探求する会 今回のお題はこれ cvt の仕組みとその特徴とは この動画の構成はこうなっています cvt の概要 ベルトチェーンで変速する仕組みチェーンベルトプーリーの動かし方 実はトルコンやクラッチも必須 cvt は効率が悪い cvt の概要 cvt は ケンチー news web transmission の略で直訳すると連続可変 変則キーということになります日本語で言うと 無段変速キーとなって読んで字のごとく 団がない変速機です cvt の一番のメリットは 変速機の許容範囲内なら車体がどんな速度でも式9人会件数を選べる点です エンジンは回転数によってトルクや効率が変わる生き物のような機会です 回転数によって特性が変わるのは機械としては致命的ともいえる欠点です 鋭い加速をしたいときはこのピークパワーを維持する必要があるし
(01:32) 低燃費を目指したいならば年金の目玉の真ん中で運転しないといけません mt やた団 at を組み合わせた場合一つの段の中ではタイヤの回転すると エンジンの回転数は比例するので 増速とともにエンジン回転数も上昇し一定回転数を維持するのは理論的に不可能です ギアの段数を増やしてギア同士の変速比のさあを小さくすれば 団子との回転数変化が小さくなって好きな回転数を選びやすくなります でもスペース重量コストなどの問題でむやみに段数は増やせません そのギアの段数を事実上の無限にまで増やしたの端 cvt です 変速を6段階にしてあげればずっとピークパワーや燃費の目玉の中心を使って走ること ができます cvt がエンジンの性能を最大限に引き出せるのはもちろんですが 変速時のつなぎ目がないため乗り心地もスムーズになります cvt の種類
(02:38) 一口に cvt 度はいってもいろんな種類がありますので軽くご紹介しておきます ベルトチェーン方式 ほとんど自動車の cvt やスクーターが採用していて プーリーの実質的な半径を変えて変速します あとで詳しく解説します フリクションドライブ方式フリクションとは摩擦という意味です 黎明期の cvt は摩擦車2つで cvt を構成していました 摩擦車の実質的な半径を変えて変速します 日産がかつて採用していたエクスロイド cvt トロイダル cvt はこれを発展させた cvt と考えることもできます 電気式変速キー エンジンで発電機を回して電気をつくりその電気をインバーター形で調整した上で モーターを回します みん落書モーターやシンクロナスモーターを使う場合この電気の周波数と電圧の制御部 段階にしてあげれば cvt になります df 200形ディーゼル機関車がこのタイプを採用しています
(03:45) 日産の良いパワーはこれにバッテリーが追加されていて トヨタの dhs はさらにエンジンと機械的にもつながっていて 遊星歯車によるトルクと回転数の足し算飛散も可能になっていますがいずれも田形式 変速機の発展型といえると思います 油圧式元気式の発電機との電動モーターを油圧ポンプと岩津モーターで置き換えた タイプです ポンプかモーターを可変容量にして作動位の糖質量と圧力を変えて変速していきます ホンダの dn 01が採用していました また重機によく使われていますし飛行機の発電機の低速駆動装置はこのシステムを擁し ています トルコンを使うタイプ多段 at にも使われている 遠くコンバーターも実は6段変速機として働きます 自動車では変速機の主役として使用されることはほぼありませんが かつての日本語鉄道の世界のディーゼル同社は いやが固定でトルコン海で変速を行うタイプが主流でした 今回はこれらの中でも一番メジャーなベルトチェーン方式の cvt について解説し
(04:55) ていきます ベルトチェーンで変速する仕組み cvt の中でも一番メジャーな方式です ハイブリッドを除けば自動車ではほとんどがこのタイプを採用しています 2輪の世界でも大部分のスクーターが使っていて 50 c のスズキチョイノリから800振る cc のアプリや srv 850 まで ゴムベルトで無駄な変速を実現しています プーリーとベルトで動力を伝える仕組みを見てみます エンジン側のプーリーとタイヤ側のプーリーが同じ半径であった場合はどちらも同じ 回転数でもあってエンジン側から入力されたトルクもタイヤがをにそのまま出力され ます ところがこのようにエンジン側のプーリーの版権の方が小さくなるようにすると たい笑顔のプーリーの回転数は少なくなる代わりに大きなトルクを取り出せます 逆にエンジン側のプーリーの版権の方が大きくなるとタイヤの回転数が増える代わりに トルクは小さくなります
(05:59) これがは極端な例でしたがこのようにプーリーとベルトを使って 増速したり減速したりできます また入力と出力のプーリーのサイズを変えればどれくらい増速や減速するかを選ぶこと ができます この比率を変則品と言います 半径の違うプーリーを複数用意してベルトをかけるプーリーを換えていくと変速が可能 になります そういうシステムなのが自転車の外装変速機で プーリーとベルトがそれぞれスプロケットポチ園に置き換わっていて綺麗なぁと呼ば れる装置で使用するスプロケットを選択します でもこれだと団地の変則にあって6段階ではありません そこでベルトがかかる部分のプーリの半径を連続的に支えられるようにしたのが チェーン式ベルト式の cvt です これは僕のアドレス110でゴム製の v ベルトを使って変速します このタイプの cvt の基本的なパーツは 幅が変わるプーリー等2セット出るとプーリーを動かす機構 これだけで構成されていますめちゃくちゃシンプルで分かりやすいですよね
(07:07) スクーターの場合実は mt よりも部品点数が少ないんです アイドリングからエンジンの回転数を上げていくとプーリにかかるベル君一眼 だんだん変わってくるのがわかると思います これによってプーリーの実質的な半径を変えていき 変速を行います 左が低速時のいわゆるローギア状態右が拘束時のいわゆるハイギヤ状態です 見比べていただくと一目瞭然だと思いますがプーリーにかかっているベルトの位置が 違うことがわかります ベルパーチ塩を使った cvt は v 字型の水を持った入力と出力のプーリに 同じく v 字型の断面を持った v ベルトやチェーンなどが房待っています プーリーとベルトの断面を見てみるとこのようになっています プーリは軸方向に2分割されています この幅が広いとベルトは中心顔に落ち込み 半径が小さいプーレイにかかっている状態です プーリの幅を狭くしていくとベルトは外に追いやられます
(08:15) これが半径が大きいプーリに代わっている状態になります ベルト式チェーン式の cvt はこのプーリーの幅を制御することによって自在に 変速比よ操っています この変則日の幅を裂傷カバレッジと呼びます 直訳すると日の守備範囲という雰囲気でしょうか cvt だけではなくすべての変速機に適応できる言葉です 裂傷カバレッジが大きいほど エンジンと速度の関係の自由度が大きくなります 自動車の燃費を良くするためにはエンジン回転数をを通して走行したいです でも裂傷カバレッジが小さい cvt で大きく減速を行い高回転に的を絞ってしまう と変速機自体がハイギアードになりすぎて発進時の性能が落ちます チェーン式デルト式の cbt はプーリーの上を二次元的にベルトが走るのであまり 大きなレスをカバレッジを撮ろうとすると変速比が大きくなってしまいますし プーリの実質的半径が小さくなりすぎると効率も落ちてしまいます
(09:26) これが珍しきベルト式 cvt の欠点の一つで た団 at と比べると 構造的に裂傷カバレッジを大きく取りづらい変速機です cvt でも電気式であったりトロイダル cvt であれば大きなれ小カバレッジを 確保することができます またチェーン式ベルト式でも取る今や副変速機を併用して 裂傷カバレッジを向上させる考えが取り入れられています mt やた団 at の場合裂傷カバレッジの幅自体は大きくに取りやすいですが 段数を増やさずに裂傷カバレッジだけ増やすと変速時の回転変化が大きくなってしまい ます 塩カバレッジが小さいというのは聞きなれた言葉で言うと ティアがクロスしているクロスミッションということになります チェーンカフェルとかこの手の cvt には動力の伝え方が3種類あります 2つのプーリーを使って動力を伝達させますがその間に何が挟まるかで分類されます 細ベルト
(10:33) スクーターに採用されているタイプですプーリーの形に合うように v 型になってい て ベルト引っ張る力で動力を伝達します ゴム製の v ベルトは安価に製造できるし油漬けにする必要もありませんが大きな トルクを伝達するのには抜いておらつ 自動車に採用されることはまずありませんこの車が使っていたようですが見ての通り 大きすぎますキャビンも圧迫するほどのサイズで失敗作に終わったとのことです 耐久性もあんまり高くないイメージですね スチールベルト金属の板を無数に並べて使ったベルトを使用するタイプです 普通ベルトというと引っ張って機能を果たすと考えますが cvt のシールベルトは押す力で動力を伝達します randa の vdt という会社が開発者タイプが主流となっているみたいです vdt ベルトはエレメントと呼ばれる厚さ1.
(11:33) 5mm ほどの金属の板が二チール ベルトによって束ねられています 断面は v ベルトと同様 v 字型になっています これをエンジン側のプーリーが押すことによってタイヤ側のプーリーが回されます チェーン 金属製のチェーンを使用したタイプですこちらはスチールベルトと違い 引っ張る力で動力を伝達しますチェーンとは言っても何枚も重ねたプレートをピンで 接続した構造をしています プーリーと接触するのはチェーンのピンの部分でプレートは引っ張る力だけを受け持っ ています スチールベルト式と比較するとこすれる部分が少なく 伝達効率が高いメリットがあります さらに構造上小さい半径でプーリーに引っ掛けられるため プーリのより内側を使って動力を伝えられます それによって裂傷カバレッジが大きく取れるというのもメリットです 半面騒音が大きくポストも高くなってしまいます これだけ高性能なのに普及度合いがスチールベルトに全く及ばないということは おそらくコストがべらぼうにかかるという予想がつきます
(12:43) 比較的車体価格の高いレヴォーグクラスでないと採用し辛いのかもしれません [音楽] プーリーの動かし方自動車のベルト式チェーン式 cvt のプーリーの幅の操作には 岩津が使用されています エンジンの力で駆動される油圧ポンプを用意しておいて前後のプーリーに上付ピストン 機構を仕込んでおけばそれぞれを3位の強さで挟み込めるためバランスを調整して ベルトも位置決めをします 招待的に強く挟まれる方のプーリーにかかっているベルトが外側にせり出していきます また前後のプーリーの破産の力の絶対的な強さも大切です 強すぎるとパワーロスが増えるし逆に弱すぎるとベルト悪縁が滑ってしまいます 原チャリスクーターの場合油圧などという高度な仕組み扱っていなくて ウェイトローラーというお守りでプーリーを制御しています ウェイトローラーはプーリーの中に仕込まれていて普段はウエイトローラーがプーリー の中心近くにいます
(13:47) 一方タイヤ側のプーリーの中にはスプリングが仕込まれていて プーリーを狭める方向に押し続けています このスプリングの力によって戦後のプーリーに v ベルトが食い込んでいる状態です エンジンの回転数が上がっていくとこのウェイトローラーが遠心力で外だをに移動し ます そうするとエンジン側のプーリーがウェイトローラーに押されて幅が狭くなる方向に 動く落とします と同時にスプリングで抑えられているタイヤ革のベルトは内側に食い込もうとします このウェイトローラーの遠心力とスプリングの力がバランスしたところでベルトの位置 が決まります エンジンの回転数が高くなればなるほどウェイトローラーが受ける遠心力が大きくなる のでエンジン側のプーリーに接するベルトは外顔に移動していきます スクーターの駆動系のカスタムではウエイトローラーの重さ センタースプリングの強さキックダウンの効果を生み出すトルクカム などをいじってセッティングを出していきます機敏に加速したいならまずはウエイト ローラーを軽くしましょう
(14:53) なお僕はプーリーのナットの締め付けが甘く走行中にプーリーが脱落して クランクシャフトのスプラインが入ってしまったことがあるので皆さんも気を付けて 下さい 新車で買って半年のシグナス x は廃車になりました [音楽] トルコンやクラッチの日数 ベルトやチェーンを使う cvt の変速機構を見てきましたがこれだけだと変速は できてもエンジンがアイドルぬまま停車できません そこで cvt にもグラッチが必要になります トルクコンバーター 最も普及しているのがトルクコンバーターを使う方式です トルクを採用することによって停車が可能となりこれは多段 at と同じ考え方です cvt が機能し始める回転数に達すると その後はトルコンのぐるっと動力を伝えると力増幅作用という機能は不要になります だからある程度速度が上がるとさっさとロックアップしてしまい と録音を無効化してしまいます だからと離婚自体の性能もそこまでは求められておらず
(16:00) 性能を犠牲にする代わりにコンパクトなトルコンが採用されるようです トルコンを採用することによりトランスミッション全体での裂傷カバレッジが大きく なるというメリットがあります 発進時にトルコンのトルク増幅作用によって大きなトルクを得られるということですね 摩擦クラッチ少し前の本がやスズキの自動車には4種てきた版クラッチが採用されてい ました これはいわゆる普通のプラッチを自動化したものです [音楽] 補足一般的な mt 自動車のクラッチは乾式端板で mt バイクはほぼ全て画質式 た版クラッチを採用しています 湿式な版クラッチを使うとコンパクトに作れるし クラッチをエンジンと cvt の間ではなく cvt とタイヤの間に置くことが できます cvt の下流にクラッチをゲバ 停車時でもプーリーを動かして変速比を変えることができます この方法は制御が難しいし拉致をつなぐときのじゃあなーという振動が発生する不具合 も多いためあまり福井はしていません
(17:08) クリープを取り入れたいのならわざわざ擬似的に再現する必要もあります cvt はプーリーが回っていないと変速できません 通常時は車を減速させて停車するとき mt のバイクでギアを順番に落としていく ように cvt も順に変速比を大きくしていきます ところが急ブレーキで停車するとプーリーの移動が間に合わず変速比が小さいまま スタートせず ルを得ない状況になり発信がもたつくようです バイクの教習の急制動と同じですね cvt は効率が悪い cvt はエンジンの美味しいところを支えて低燃費化に貢献できるはずのに自身の 効率が悪いという欠点があります 一番問題になるのはオイルポンプのソンスです cvt はベルプアーチェーンをプーリーで押さえつけていますがその押さえつける力 には油圧を使っていて油圧はエンジンのパワーをおすそ分けしてもらっています だからせっかく高速巡航時にエンジンもいいところを使っても cvt を動作させる
(18:15) こと自体にエネルギーを奪われてしまいます また変速比を連続的に可変できるのが最大のメリットなのに そのプーリーを動かしている最中は cvt の効率が大きく下がってしまいます 発信地など極端な変速比を使う場面ではプーリーの内側にベルト狩り効率が悪くなり ます cvt はせっかく6段階で自由度が高いのに 使い勝手があまり良くない変則キーと言えるかもしれません それでも総合的にみると日本のようなストップ&ゴーが多い運用では cvt の方が 多段 at よりも燃費が10%ほどは良くなる傾向にあるようです 逆に欧州のような高速巡航が多い地域では拘束時の抵抗率が足を引っ張ってしまうため cvt は一般的ではありません cvt は本格的に使われ始めてからの歴史が浅く まだまだ改良の余地があります 対するた団へ t も長い歴史に加え 未だに進化を続けていてまだまだ決着は付かなさそうです
(19:23) ということでご視聴ありがとうございました今後もこのような動画を投稿していきます のでぜひチャンネル登録をお願いします また動画の歌も募集しています何かリクエストがあればコメント欄にお願いします 次回もお楽しみにバイバーイプーリーのセンターナットはトルクレンチで締めるんだ ぞー [音楽]
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