マツダは多段ＡＴ化の流れに乗れるか？

マツダは多段ＡＴ化の流れに乗れるか？

ＡＴの多段化は一つの流れになってきている。

環境対策の一環として各国の燃費性能の基準規制が厳しくなってきている。そのような中で、エンジンの排気容量を小さくして燃費改善を図ろうとする所謂ダウンサイジングは、既存の技術体系の中で可能な施策として有力なものであり、欧州車を手始めに広く取り組まれてきている。

小排気容量でも高速回転させることで必要なパワーも得られるので、小型車から中型車までカバーするようになってきている。

ダウンサイジングの課題は、トルクが細いことと騒音だ。多分、最悪の運転間隔になる。いきなり軽のＣＶＴトランスミッション車を運転すると感じる踏み込みの頼りなさとジワーッとゆっくり上がるスピードの感覚だ。それにやたらうるさい。

ターボチャージャーを付けて細いトルクの欠点をカバーするのは避けれないことになる。ターボチャージャーにより比較的低い回転で太いトルクが得られる。

ターボチャージャーのトルクを生かすポイントへスムーズに回転数をあげるトランスミッションが必要になるのは当然だ。低速回転で巡行できるようなハイギアードな設定は欠かせなくなる。

CVT車は 低コストで理想的に多段（無段？）トランスミッションを実現するものとして期待されたが、実際のフィーリングは悪い。まさか体感で滑りを感じることはないが、リニアリティの不足といった印象は明確だ。スポーツドライブに相応しくないだけでなく、アダルトなドライブフィーリングとも遠い印象だ。

多段ＡＴに各社が走り始めた事情だろう。

というような記事があった。

では、ディーゼルエンジンではどうか。

ディーゼルは低回転から発生する太いトルクが売りだが 、太いトルクの幅を広げるためにはやはりターボチャージャーは欠かせない。

ターボを付けた時のトルクの立ち上がり制御が問題になる。これはガソリン車でも同じことだが、ガソリン車の場合は過給機の効果が出ても直ぐには反映しないから問題ないが、ディーゼルの場合は過給機の効果がストレートで加速に反映してしまう。トルクの厚みの違いが悪く出るのだ。

簡単に言えば、ディーゼルダーボは低速からの立ち上がりで唐突に加速されることが多い。ターボ効果によるトルクの制御が難しいからだ。

この問題の解決策も実は多段トランスミッションが有望な筈だ。さらに言えば、高回転が苦手なディーゼルエンジンこそ多段化が更なる燃費改善に貢献する。有力なディーゼルを持つマツダこそ多段ＡＴが必要なのに取り組みは遅れている。

マツダから多段ＡＴ（10段ＡＴ）ディーゼルターボは、しかし、出てこないだろう。技術陣に余裕がなさすぎる。技術提携先からの調達としても、マツダと提携したトヨタから先に出てくるかもしれない。嫌、提携はトヨタのそれが欲しいからかもしれない。

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多段ＡＴは最初は細いトルクからスムーズに立ち上げることが狙いだったから大型車のご用達という視点のものだったが、今は小型車の低回転巡行をスムーズに達成する狙いを達成するための物ということだ。

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ホンダはステップワゴンに1.5リッターのターボエンジンを搭載。これがホンダ初の小排気量ターボとなる
ITmedia ビジネスオンライン

http://news.nicovideo.jp/watch/nw2062202

ついに「10速オートマ」の時代が始まる
 
2016/2/29（月）8:00　ITmedia ビジネスオンライン


　自動車の変速機の多段化がまたひとつ進もうとしている。

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　ホンダは何と10段ものギヤを持つトルコンステップATを準備中である。これまで最も多段化が進んでいたのはダイムラー（ベンツ）の縦置き9段、とZFの横置き9段で、共にデビューは2013年のことだった。少し前まで4段程度のオートマはたくさんあった。しかし今や5段、6段では多段とは感じない。7段あたりからようやく多段ミッションという印象にさま変わりしているのだ。

　「ギヤの段数なんてそんなに多くなくて良いんじゃないの？」と思う方も多いだろう。正直、数字だけ聞いていると無意味な競争に聞こえるのは確かだ。しかし、実はこの多段化はエンジニアリング的に大きな意味があるのだ。特に昨今流行の小排気量ターボとの組み合わせによって低燃費を実現しようと思えば多段化は必須とも言える。今回はその理由と存在意義について考えてみたい。

●トランスミッションのコペルニクス的転換

　クルマ好きの人はよく「ギヤ比がクロスだ」とか「ギヤ比がワイドだ」という言い方をする。これは要するに、刻みが細かいか粗いかという話だ。ちょっとたとえ話をしてみよう。1メートルの高さを3つの階段で刻めば1段は33センチになる。5段で刻めば20センチ。3段の方がワイドで5段の方がクロス。だからギヤの段数は多い方がクロスになる。

　かつてはこれが常識だったのだが、昨今の多段トランスミッションにはこの考え方は通用しない。何が違うかというと、同じ高低差の中で刻みを変えるのではなく、トータルの高低差を大きくしているのだ。20センチの刻みが5段なら1メートルだが、6段に増やせば1.2メートル、10段あれば2メートルになる。

　この「トータルの高さ」が実際のギヤで何を意味するかと言えば、要するに1速のギヤ比に対してトップギヤのギヤ比が何倍あるかだ。これをレシオカバレッジと言う。つまり「ギヤ比のカバー範囲＝階段最上段までの高低差」がワイドになることをレシオカバレッジが大きくなると言うのだ。これは先ほどの「クロス」と「ワイド」で言うところの刻み数（1段あたりの段差）とは別なので注意してほしい。

●倍率の意味するもの

　昔のトランスミッションでレシオカバレッジが小さいものだと、4.11とか4倍台前半のものも少なくなかった。スポーツカー用の特殊なものだと3倍台もある。近年設計された6段程度のものだとこれが5倍台まで大きくなり、前述のダイムラーは9.17、ZFは9.81と10倍に迫る勢いになっている。なぜこんなことをするかと言えば、巡航時のエンジン回転を低く保って燃費を良くするためだ。

　仮に刻みが5つのままレシオカバレッジを4.11から9.81まで倍以上に増やせば、階段1段の段差が大きくなる。つまり「クロス」の反対の「ワイドレシオ」になってしまう。これでは加速が滑らかにつながらないし、回転の低い燃費の良いところを常に保って上手に使うことができない。だから多段化するのだ。

　「多段化なんてしなくても、元のレシオカバレッジのまま、全体を高速側に移動すればいいのでは？」と思う人もいるかもしれないが、クルマはエンジン性能と車両重量でほぼ自動的にローギヤ（1速）のギヤ比が決まってしまう。1速のギヤ比を高速側に振る（ギヤ比を下げる）と発進加速が鈍くなってしまうのだ。

　階段で考えたって1段目を高いところから始めることなんてできるわけがない。だからレシオカバレッジの小さい変速機を使う限り、高低差に限界がある。実際のクルマなら、トップギヤ巡航時のエンジン回転数を押さえるのは難しくなる。ということは、レシオカバレッジが小さければトップギヤでの巡航燃費が悪いのを我慢するしかないのだ。

高効率なエンジン回転数はピンポイント

　そもそもエンジンという機械は、回転数を自由に変えて運転するのに適していない。船だって飛行機だってエンジン回転は一定に保ってプロペラやスクリューの角度を変えることで速度を変えるものが多いのだ。ところがクルマの場合、変速機の性能のせいでそれができない。プロペラやスクリューは無段変速なのだが、自動車の変速機はそのほとんどが有段変速だ。歴史上何度か無段変速機が登場したことはあるのだが、大抵のものは効率面で問題があり淘汰されてきた。

　1980年代以降大きく注目されてきたCVT（Continuously Variable Transmission）はこの無段変速を実現するものとして自動車メーカー各社が期待をかけてきたが、構造的にレシオカバレッジを大きくできないのがネックになってきた。それでも近年、副変速機を付けることで最新のものではレシオカバレッジが7.28まで向上した。これを「よくやった」と見るか「まだまだ」と見るかは立場によって違うだろう。

　さて、ここまで書いてきたレシオカバレッジ拡大の目的はエンジンの回転数を低く保つことなのだが、近年その重要性が増している。それは主にエンジン側の要求によるものだ。小排気量ターボの流行がその流れを加速させているのである。ターボとは、排気ガスで風車を回し、その力で同軸上にある対になる風車を回してエンジンに空気を余分に押し込む仕掛けである。空気を余分に入れられれば、燃料もたくさん入れられるので、排気量が大きくなったのと似たような効果がある。

　似たような、と書いたのは、同じとは言えないからだ。大排気量のエンジンは低速から高速まで、空気とガソリンが増えるのだが、ターボの場合、風車の容量設定によって効率良く空気と燃料を増やせる領域が限られる。単純化して言えば、小さなターボだとターボがボトルネックになって高速側で排気ガスの流路面積が足りなくなる。大きなターボだと低速側で流速が足りず、風車を十分に加速できない。

　吸排気の設計は、論理的にはすべからく特定回転数でのピンポイントチューニングなのだ。ターボはこれをさらに悪化させる。ターボを大小2つ付けるシーケンシャルターボはこのピンポイントを2つに増やす仕組みだし、低速の流速不足や風車の慣性質量によるレスポンス悪化をカバーしたい場合は低速側にスーパーチャージャーを使ったりする。しかしどんどん部品を付け足していけば大きく重くなり、結局のところ大排気量にした方がベターということになりかねない。そこに苦労しているのが現状だ。

　最近の小排気量ターボは、概念としては高速側を捨てることで成立している。つまり小排気量ターボは宿命的にパワーバンドが狭いのだ。大排気量エンジンの豊かな低速トルクをエミュレーションするために低回転での過給を重視し、高速側については、できる限り落とさないというコンセプトになっているのだ。具体的には2000rpm以下でのトルクを増やす仕組みであり、それを意図的に行っているのである。

なぜ回転数を下げたいか？

　というのも、エンジンは高回転にすると予想外に摩擦抵抗が増えてしまうのだ。ギヤをニュートラルにしてエンジン回転をレッドゾーンの手前まで上げてみてほしい。回転計（あればだが）の針がそこで静止するということは、アクセルの踏み込み量分のエネルギーが摩擦と釣り合っているということだ。エネルギーが上回っていれば回転数は上がり続けるし、摩擦が上回っていれば回転数は下がる。

　だから、たとえ5000回転だろうが、6000回転だろうが、回転計が静止しているということは、それは工学的にはアイドリング（自立運転）なのである。アイドリングとは効率ゼロの状態のことだ。内部で全て消費してしまって何の仕事もしていない。

　この無駄をなくすためには、エンジン回転を下げるのが手っ取り早い。特に巡航のような大きなパワーを必要としない領域で回転を落とすと燃費の稼ぎ代が大きい。高速巡航で燃費がピークになるのは、多くのクルマの場合、時速80キロ程度である。運転する側にしてみると制限速度100キロの高速道路を、燃費のために80キロで走らなくてはならないのは不便だ。しかも実際の交通の流れは120キロ近い場合も少なくないのだ。

　少なくとも100キロで燃費のピークを出せるようにするためには、レシオカバレッジを上げて、100キロでのエンジン回転数を2000回転以下に落としたい。ターボを使って低速でのトルクをしっかり出せば、100キロでの走行抵抗と釣り合うだけの出力を低回転でも十分に出せる目算が立った今、レシオカバレッジの大きな変速機が注目を集めるようになったのである。前述のダイムラーの9段の場合、時速100キロ時の計算上の回転数は約1100回転になる。

　逆に言えば、高速巡航を諦めるつもりならば、10倍近いレシオカバレッジを求める必要がない。基本的な使用用途が都市内移動であったり、高速道路の使用頻度が低いならば、従来のような6倍程度のものでもこと足りる。

　これまで国内での低燃費技術は主にハイブリッドだった。しかし昨年、トヨタがオーリスで、ホンダがステップワゴンで小排気量ターボを手掛けて以来、国内メーカーでも小排気量ターボをラインアップに組み込む流れができつつある。

　筆者は正直なところ、小排気量ターボには懐疑的な面もあるのだが、少なくともこれら小排気量ターボユニットを搭載するのであれば、レシオカバレッジの大きなトランスミッションは必須だと言えるのである。

（池田直渡）

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10速ATを採用したレクサスLC500

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http://www.sankei.com/premium/news/160319/prm1603190008-n1.html

2016.3.19 15:00

ホンダが開発した世界初１０速ＡＴが凄すぎるきめ細かい変速で燃費は６％改善　変速ショックや騒音も

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　ホンダは、前輪駆動車（ＦＦ）向けで世界初の１０速ＡＴ（自動変速機）を開発した。現在、主流の６速ＡＴに比べてきめ細かな変速によってエンジンを効率が良い回転数で運用でき、燃費は６％以上改善する。北米を中心として大型車に搭載する見込みだ。

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　ＡＴは走行状態に合わせてギアを自動的に変え、エンジンからの回転をタイヤに伝える。走行時に必要な回転数を伝えるほか、停止したときに駆動力を切り離し、後退時には回転を逆にするなどの機能を担っている。主に回転をギアに伝える「トルクコンバーター」、回転を変速してタイヤに伝える「プラネタリーギア（遊星歯車）」、変速指示を出す油圧装置などで構成される。

　一般的にＡＴは多段階化を進めると１つのギアあたりの速度域が狭くなり、変速した際のショックとエンジン回転数を抑えることで燃費が改善する。騒音を低減する効果も期待できる。

http://www.sankei.com/premium/news/160319/prm1603190008-n2.html

（2/4ページ）

　だが、変速数を増やせば歯車など部品点数が増えるため、ＡＴが大型化して設計の自由度が制限されてしまう課題があった。ホンダが開発した１０速ＡＴは、小型・軽量化して従来の６速ＡＴと同等のサイズを実現したのが最大の特徴だ。

　小型化が可能になったのは、３種のギアで構成するプラネタリーギアに独自の構造を採用したためだ。遊星歯車の外側にも歯を設け、別のギアと一体化。前進と後退を切り替える部品も歯車と一体化するなど小型化に最適な構造を実現している。

　その結果、全長は３７．５センチと従来の計上よりも４．５センチ短縮し、多段階化による燃費改善と設計の自由度を両立した。一定速度で走行した際のエンジン回転数を２６％削減して騒音も抑制した。

　さらに、急加速時に１０速から６速など「３段飛び」の変速を可能にして加速感を高めたほか、変速の応答時間をこれまでより３０％以上短縮するなど「走り」にもこだわっている。

http://www.sankei.com/premium/news/160319/prm1603190008-n3.html

（3/4ページ）

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　自動車業界ではギアを使わず、ベルトを通した滑車の径を変化させることで連続的な変速を可能にしたＣＶＴ（無段変速機）で燃費改善を図る車種も増えている。だが、ＣＶＴは大排気量の出力とは相性が悪いとされており、ホンダは大型車向けに１０速ＡＴを開発を進めてきた。報道公開した試験車も高級セダン「アキュラＲＬＸ」に搭載しており、大型車の需要が強い北米市場などで投入を見込んでいる。

　ホンダは今月１０日から、新型燃料電池車（ＦＣＶ）「クラリティ　フューエルセル」のリース販売を開始。２０１８年までにプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）を市場投入し、将来的に電気自動車（ＥＶ）もラインアップに加える方針だ。

　３０年にはハイブリッド車（ＨＶ）も含めた環境対応車の販売に占める割合を３分の２まで引き上げることを目指しているが、１５年はＨＶの５％程度にとどまっており、当面はエンジン車が主流だ。１０速ＡＴなどでエンジン車の燃費改善を進めることが、競争力維持には不可欠になる。

http://www.sankei.com/premium/news/160319/prm1603190008-n4.html

（4/4ページ）

　多段階化では、メルセデス・ベンツが昨秋発売した主力の「Ｃクラス」のクリーンディーゼル車に９速ＡＴを採用するなど先行している。自動車各社も開発を進めているが、ホンダが世界初の１０速ＡＴを開発したことで競争が加速しそうだ。（会田聡）

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