科目：
- 一般的な情報
- シングルリダクションとダブルリダクション
- 縦方向または横方向のギアボックス
- 歯車と歯車
- ギアボックスの操作
- 同期装置
- ギアボックスを分解する
- 一定メッシュ
- スライディングメッシュ
- ギア比
一般情報：
ギアボックスの目的は、エンジン速度、したがって利用可能なエンジンのトルクと出力をさまざまな運転条件に適応させることです。 これは、加減速時、重い荷物の運搬時、坂道の上り下り時、走行中に発生する空気抵抗や転がり抵抗の変化などです。 これらのさまざまな状況でより有利なギアにシフトすると、ほとんどの場合、燃費が向上し、トルクとパワーが向上します。
低速ギア (例: XNUMX 速) では、より高いギア (例: XNUMX 速) よりも多くのエンジン トルクが得られます。 これは、エンジンのクランクシャフトが XNUMX 速ギアでより多く回転し、加速時により高いギアの場合よりもはるかに速く回転するためです。 したがって、キャラバンなどの重い荷物を積んで運転する場合は、ギアを上げすぎないほうが賢明です。 もちろん山の中ではありません。
シングルリダクションとダブルリダクション:
マニュアルギアボックスは、一段減速と二段減速の XNUMX つのグループに分けられます。 リダクションは伝達の別の言葉です。 つまり、実際には「シングルとダブル」の送信を意味します。 それが何を意味するのかを以下に示します。
単一の削減
入力軸と出力軸の歯車は直結されています。
A：インプットシャフト（エンジンからのドライブシャフト）
B：出力軸（主軸）
ダブルリダクション
XNUMX速ギアが入っています。 XNUMX 速ギアの駆動力は A から B、C から D に変化します。
入力シャフトを介してギア A に力がかかります。 このギアは、ギア B、D、E と直接接続されています。最初のギアが噛み合っているため、シンクロナイザーは出力シャフトをギア D に接続しています (青い矢印を参照)。 ギア B から、駆動力は出力シャフトを介してギアボックスから出ます。 出力シャフトはディファレンシャルを駆動します。ディファレンシャルは（前輪駆動車の場合）ギアボックス内に配置することも、後輪駆動車などの別の場所にディファレンシャルを取り付けることもできます。 詳細については、このページで後ほど説明します。
A：インプットシャフトギア（エンジンからのドライブシャフト）
B、C、E: セカンダリシャフトギヤ
D&F：出力軸ギヤ（メインシャフト）
XNUMX 速ギアが入っています。 同期装置はギア D から切り離され、ギア F に接続されます (青い矢印を参照)。 このとき、ギアDは回転しますが、出力軸には連結されていません。 ギア F なので、推進力は A から B、E から F に移動します。
ギア C とギア E は寸法が異なるため、ギア比が変更されています。 これは、同じ車速で結合した後、エンジン回転数が低下したことを意味します。
縦方向または横方向のギアボックス:
図は後輪駆動車の図を示しています。 エンジンブロックは縦置き(縦置き)、ギアボックスはXNUMX段減速機を装備。 ファイナル ギア (ディファレンシャル) は後車軸に配置され、後輪を駆動します。 これは、BMW などがよく使用するタイプのドライブです。
この画像は前輪駆動車の図を示しています。 エンジンブロックは横方向（幅方向）に配置され、ギアボックスにはシングル減速機が装備されています。
駆動力は入力軸（ドライブシャフト）に入り、噛み合ったギアを介して出力軸に伝達されます。 ディファレンシャルはギアボックスのハウジングに組み込まれています。 このタイプのドライブは、とりわけ、フォルクスワーゲン ゴルフやフォード フォーカス (そしてもちろん他の多くのブランドでも!) で使用されています。
図は前輪駆動車の図を示しています。 エンジンブロックもギアボックスも縦に配置されています。 エンジンブロックはフロントアクスルの前に位置し、ギアボックスはリアアクスルの後ろにあります。 ディファレンシャルはドライブシャフトに取り付けられています。 このシステムは、旧型の VW パサート、シュコダ スペルブ、アウディ A4 などに採用されています。 新しいモデルには横方向のエンジン ブロックが搭載されています (つまり、以下の状況)。
歯車と歯車:
異なるギヤサイズを使用すると、異なるギヤ比を実現できます。 これらの伝達比をギアと呼びます。 たとえば、大きな歯車を小さな歯車で駆動すると、小さな歯車は 3 回転しますが、大きな歯車は 1 回転しかできません。 この場合、伝達比は 1:3 になります。 遅延と出力の増加は 3 倍になります。 小歯車の歯数が 20 の場合、大歯車の歯数は 60 になります。
以下に、シフトできるさまざまなギアを示します。 ギアが進むごとに、トップ シャフト (プライマリ シャフト) の右側のギアが、ギア 2 とギア 3 でどんどん小さくなっていることがわかります。 セカンダリシャフト右側のギヤが大きくなっています。 これによりギア比が増加し続け、これが別のギアに切り替える最終目標となります。
最初のギア:
駆動力は矢印の左側のドライブシャフトに入ります。 駆動力はセカンダリシャフトギヤにダイレクトに伝達されます。 二次軸は下の軸です。 セカンダリ シャフトの最小のギアは、出力シャフトの最後から XNUMX 番目のギアに結合されます。 ギアの寸法により、出力シャフトは入力シャフトよりもかなり遅く回転します。 これが最大の遅れの原因となった。 XNUMX速は減速度が最も大きく、停止状態からの加速が大きくトルクアップします。
セカンドギア：
左側のギアは噛んだままになります。 駆動力はセカンダリシャフトのXNUMX速ギヤを経由してアウトプットシャフトのXNUMX速ギヤに伝達されます。 出力シャフトは依然として入力シャフトよりも遅く回転します。 そのため、まだ遅延が発生しています。 減速度が XNUMX 速ギヤよりも小さくなったため、同じエンジン回転数で XNUMX 速ギヤよりも高い車速を達成できます。
XNUMX速ギア：
駆動力はセカンダリ軸のXNUMX速ギヤとアウトプット軸のXNUMX速ギヤを経由します。 出力シャフトは依然として入力シャフトよりも遅く回転します。 減速度は XNUMX 速ギヤよりも小さくなり、同じエンジン回転数で XNUMX 速ギヤよりも高い車速を達成できるようになりました。
XNUMX速ギア：
これを価格直接と呼びます。 駆動力は入力軸から出力軸に直接伝わります。 したがって、エンジントルクは1対1で車輪に伝達されます。 実際、ギアボックスは現時点では機能していません。
6 速ギアボックスを使用すると、XNUMX 速ギアは常にダイレクトドライブになります。 ただし、XNUMX 速ギアボックスの場合、XNUMX 速ギアはダイレクトドライブになります。
XNUMX速ギア：
XNUMX 速では、XNUMX つのリアスプロケットが一緒に接続されます。 セカンダリ シャフトの最大のギアは、出力シャフトの最小のギアに結合されます。 これを「オーバードライブ」と呼びます。 出力シャフトは入力シャフトよりも速く回転します。
ギア 1、2、3 は減速です。 入力シャフトは出力シャフトよりも速く回転します。 5 速では、入力シャフトが出力シャフトと同じ速度で回転します (プリズダイレクト)。 したがって、この XNUMX 速ギヤは、すべてのギヤの中で出力シャフトが入力シャフトよりも速く回転する唯一のギヤであるため、実際の加速となります。 高速道路を走行するとエンジン回転数が下がります。 加速する必要がある場合、多くの場合、より低いギアに戻さなければなりません。
アクテルイット:
リバースを選択すると、セカンダリシャフトとアウトプットシャフトのギヤの間に追加のギヤが配置されます。 通常、下の歯車が反時計回りに回転すると、それに取り付けられた上の歯車も時計回りに回転します。 右回転する歯車の隣に別の歯車を置くと、再び反時計回りに回転します。 これは実際にはギアボックスでも行われます。 入力シャフトは単に通常の方法で駆動し、追加のギアにより出力シャフトが逆方向に回転します。
結論:
異なるサイズのギアを結合することによって、異なる伝達比 (つまり、加速度) が生成され、ドライブトレインがどのように動作するかについては上で説明しました。 レバーを操作したときのギヤの入り切りの仕組みを説明します。
ギアボックスの操作:
ギア レバーを室内で動かすと、ギアボックスに接続されているケーブルまたはロッド (ギアボックス/機構のタイプに応じて) が動きます。
下の画像では、バラデウラ シャフトが前後に動くことがわかります。 このスペースはピンク色で示されます。 バラデュール アクスルはシフト フォークを制御します。 シフトフォークはシフトリングを介してシンクロメッシュリングをスプロケットに押し付けます。 次のギアにシフトすると、バラデュール シャフトが後退し、シフト フォークがニュートラル位置に配置されます。 ギアを変更することにより、同じシフト フォークがバラデュール シャフトによって反対方向に動かされて他のギアに噛合するか（たとえば XNUMX 速ギアから XNUMX 速ギアへ）、または別のバラデュール シャフトを使用して他のシフト フォークが動作します。
ギアボックスにはバラデュール シャフトがいくつかあります。 バラデュールの各アクスルは XNUMX つのギアを噛合または解放できます。 さまざまなバラデュール アクスルの操作は、ギア レバーを左右に動かすことによって行われます。 下の図は歯車の H パターンを示しています。
ドライバーが XNUMX 速ギアに入れたいときは、まずギア レバーを中央 (N は「ニュートラル」) から左に動かします。 シフト シャフトは、XNUMX 番目と XNUMX 番目のギアのバラデュール シャフトの歯と噛み合います。
レバーを上（XNUMX 速）に動かすと、バラデュールの車軸が後方（画像の右上）に移動します。 シフト フォークは XNUMX 速スプロケットを車軸に接続します。
XNUMX 速にシフトするには、レバーを下げる (ニュートラル) 必要があります。 シフトフォークが車軸とギアの間の接続を破壊します。 レバーをさらに下に動かすと、同じシフト フォークがもう一方のギアを車軸に接続します。 XNUMX速ギアが入りました。 したがって、このバラデューラ アクスルはシフト フォークを XNUMX 速と XNUMX 速の間でシフトします。
XNUMX 速にシフトするには、まず XNUMX 速スプロケットを車軸から外す必要があります。 これを行うには、まずレバーを再び上方に (中立位置に) 移動する必要があります。 次に、レバーを H パターンの中心に移動する必要があります。 レバーを左から中央に動かすと、XNUMX 速と XNUMX 速のバラデューラ軸が噛み合います。 レバーを前後に押すと、XNUMX 速と XNUMX 速のシフト フォークが前後に移動してこれらのギアに噛み合います。
XNUMX速にシフトアップするときは、レバーを右いっぱいに倒します。 XNUMX速とリバースのバラデューラアクスルが接続されています。 XNUMX 速ギアを選択するには、バラデュール車軸を前方に押して、シフト フォークがスプロケットを車軸に接続できるようにします。
写真はスイッチ機構を示しています。 このケーブル操作機構は、横置きエンジンブロックを備えた自動車に使用されます。 レバー 1 と 2 はケーブルの押し引き動作によって移動するため、いわゆるシフトタワーを介してシフトフォークが移動します。
同期デバイス:
同期装置を使用しない場合、速度差により歯車が噛み合わなかったり、きしみが生じたりします。 シンクロメッシュリングを採用し、ギヤの連結をスムーズに行っています。 シンクロナイザー リングは、スイッチをオンにしたときにシャフトとギアの速度が同じになることを保証します。 すべてのギア (1 から 5 または 6) が同期されます (リバース ギアを除く)。 また、リバースギアを入れるとギアがきしむことがあるので、これに気づくこともあります。 リバースギアがシンクロする場合もあります。
噛み合っていない歯車は出力軸を中心に自由に回転します。 したがって、歯車を噛ませるということは、自由に回転する歯車を出力軸に結合することを意味します。 ギアが噛むとき、出力シャフトの速度は噛むギアの速度に対応する必要があります。 シンクロメッシュリングはキー溝を介して出力軸に接続されているため、この出力軸と同じ速度で回転します。 噛ませる必要があるギアの速度は出力シャフトとは異なるため、シンクロメッシュの速度も異なります。 シフトフォークが動くとシンクロメッシュも一緒に動き、シンクロメッシュリングの円錐部分がギアの円錐内面に押し付けられます。 両方の部品の円錐部分が互いに押し付けられ、円錐面間の摩擦が均等になります。 XNUMX つのギア間の速度差がなくなると、シフティング スリーブを押し込むことで歯が互いに滑り込み、きしむことなくギアが噛み合います。 シンクロ装置は、ギアを入れるときだけでなく、ギアチェンジやシフトダウン時にも作動します。
レバーを強く押してギアを入れると、シンクロメッシュリングが非常に早くシフトするため非常に良くありません。 その場合、シンクロメッシュは同期する時間がなくなります。 したがって、シフトするときは抵抗に抗してレバーを軽く押し、ほぼ自動的にギアが切り替わるまでレバーを押すのが最善です。
シンクロメッシュリングは消耗部品です。 変速時には摩擦が発生するため、時間の経過とともに摩耗していきます。 通常の使用では、シンクロメッシュ リングは車の寿命まで持続しますが、不適切な使用やスポーティなシフト操作を行うと、シンクロメッシュ リングが早期に摩耗してしまいます。 下図のシンクロメッシュリングとギアの距離(3)が小さくなります。 これは、シンクロメッシュリングがスプロケットと接触する部分で摩耗するためです。 この部分は距離 1 で示されます。
ギアボックスを分解すると、シンクロメッシュリングの摩耗がチェックされます。 シンクロメッシュリングとスプロケットの間の距離は隙間ゲージで測定できます。 ギアは噛んではいけません。 シンクロメッシュリングが摩耗すると、シンクロメッシュリングとギヤとの距離が狭くなります。
車またはギアボックスのメーカーは、シンクロメッシュ リングの摩耗限界がどのくらいであるかを整備工場の文書に説明しています。 測定値が整備工場のマニュアルに記載されている最大摩耗値よりも小さい場合は、交換する必要があります。
ギアボックスの分解:
このセクションでは、ギアボックスを分解する方法について説明します。 これにより、ギアボックスの内部が実際にどのようになっているか、またギアボックス内の部品をどのように交換できるかについて、適切なイメージを得ることができます。 エンジンを縦置きした後輪駆動車のギヤボックスに関するものです。
図示されているギアボックスの後部にある多数のボルトを取り外すことができます。 その後、後部をスライドさせて外すことができます。 当然のことながら、部品を分解する前に、まずギアボックス オイルを排出する必要があります。
車軸とギアを備えた内装は背面に取り付けられています。 分解すると、ギアボックスのハウジングから完全な内部が取り出されます。
内側（プライマリシャフトを取り付ける穴の右側）にセカンダリシャフトのベアリングが見えます。
ドライブシャフト穴の左側にXNUMXつの穴が見えます。 これらの XNUMX つの穴には、バラデュールの車軸の XNUMX つの端が含まれています。
画像はドライブシャフト、ギア、バラデュールシャフトとシフトフォークを示しています。 シフト時にはバラデュールシャフトが回転・移動し、シフトフォークがギアのシンクロメッシュリングを作動させてギアが噛み合います。
シフトフォークをバラデュールアクスルに接続しているクランプされたピンまたはネジを取り外した後、バラデュールアクスルをスライドさせて取り外すことができます。 シフトフォークが緩む原因となります。 シフトフォークはアクスルからスライドさせることができます。
下の図は、ギアがどのように見えるかを示しています。 ギアまたはシンクロメッシュ リングを交換する必要がある場合は、ギアボックス ハウジングの反対側からシャフトを取り外す必要があります。 ギアとシンクロナイザーをシャフトから押し外す必要があります。 その後、新しい部品を車軸に押し戻す必要があります。
シンクロメッシュリングが正常かどうかを確認するには、スプロケットとシンクロメッシュリングの間の距離を測定する必要があります。 メーカー指定の最大値を超えるとシンクロメッシュリングが摩耗します。 シンクロメッシュリングの交換が必要となります。 測定の実行方法については、このページの「同期デバイス」セクションで説明します。
一定メッシュ:
Constant Mesh ギアボックスを使用すると、ギアは「常に」噛み合います。 ギアは出力シャフトに取り付けられており、シフティングスリーブとドッグカップリングを使用して相互に接続されています。 上記の説明では常にコンスタント メッシュ ギアボックスについて説明します。
下の画像では、右のシフト スリーブが右にシフトして XNUMX 速に入り、左にシフトして XNUMX 速に入ります。
スライディングメッシュ:
これらは「スライド」と「連動」を意味する英語です。 このタイプのトランスミッションでは、ギアをシフトして特定のギアを選択します。 これは現在でもリバースギアで使用されていますが、現代のギアボックスでは決して使用されていないため、ここでは詳しく説明しません。 歯は真っ直ぐで、端は面取りされています。 このタイプのギアボックスでは、当然ながら同期していないため、シフト時に常にきしむ音が聞こえます。
ギア比:
ギアボックスのギア比は正確に計算して構築する必要があります。 下の画像は、X 軸に車両速度、Y 軸に車輪にかかる力を示しています。 1 速ギアでは車輪に大きな力がかかりますが、車速が低いと停止することがわかります。 それ以降の各ギアでは、車輪にかかる力が小さくなり、速度範囲が高くなります。
ここをクリックしてギア比のページに移動しますここで、すべての透過率は等比級数と K ファクターを使用して補正された等比級数 (ジャンテの級数) を介して計算されます。
最大車両速度もトランスミッションごとに計算できます。
