第37回:オートマチックトランスミッション
シンプルに、そしてスムーズに

2018.11.22 自動車ヒストリー 運転操作をシンプルなものとし、自動車を幅広いユーザーにとって身近な存在にしたオートマチックトランスミッションの普及。より操作を簡単に、よりスムーズに、そしてより高効率にと進化を遂げてきた、変速機の歴史を振り返る。

内燃機関の弱点をカバーする技術

「日産リーフ」などの電気自動車(EV)や「トヨタ・ミライ」などの燃料電池車(FCV)には、トランスミッションが搭載されていない。ハイブリッド車(HV)でも「トヨタ・プリウス」にはシステムに変速機構が組み込まれているが、「日産ノートe-POWER」にはない。いずれも電気モーターを駆動力としていて、変速の必要がないからだ。モーターは回転を始めた瞬間から高いトルクが得られ、スムーズに発進することができる。停車時にも、内燃機関のようなアイドリングは不要だ。機構はシンプルで、モーターの回転を直接車輪に伝達すればいい。

電気は非常に扱いやすいエネルギーなので、自動車が誕生した当時はモーターが動力源として有力な選択肢と考えられていた。次第にガソリンエンジンに取って代わられたのは、エネルギー密度の点で電池が圧倒的に不利だったからだ。長距離を走るには重い電池を大量に積まなければならない。内燃機関なら化石燃料をタンクに入れておけば遠くまで行けるし、液体だから補給も簡単なのだ。

内燃機関にも弱点がある。低回転域では大きなトルクを得ることができず、回転数を一定以上に保たないと止まってしまうのだ。「回転」と「停止」という矛盾した現象を同時に成立させ、うまくマネジメントするシステムが必要となる。トランスミッションの存在があるからこそ、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンは電気モーターに対して優位性を保つことができた。

かつては、人がすべての操作を行うマニュアルトランスミッションが主流だった。自動車が停止している状態では、クラッチを切ることで駆動輪とエンジンを完全に切り離し、エンジンの回転を保つ。発進時にはあらかじめギアをかませておいてからクラッチをつなぎ、エンジンの最低回転数をクリアする。さらに速度を増すには、クラッチを切って高いギアを選択し、もう一度クラッチをつないでトルクを伝達すればいい。

2017年にデビューした2代目「日産リーフ」のパワートレイン。変速機などは装備されておらず、モーターはリダクションギアを介して車軸につながっている。
2017年にデビューした2代目「日産リーフ」のパワートレイン。変速機などは装備されておらず、モーターはリダクションギアを介して車軸につながっている。拡大
1898年に、ヤーコブ・オーナー社に在籍していたフェルディナント・ポルシェが初めて設計したとされる電気自動車。自動車の黎明(れいめい)期において、変速機や動力の遮断機構を必要としない電動モーターは有望な動力源とされていたが、バッテリー密度の低さがネックとなり、内燃機関に取って代わられていった。
1898年に、ヤーコブ・オーナー社に在籍していたフェルディナント・ポルシェが初めて設計したとされる電気自動車。自動車の黎明(れいめい)期において、変速機や動力の遮断機構を必要としない電動モーターは有望な動力源とされていたが、バッテリー密度の低さがネックとなり、内燃機関に取って代わられていった。拡大
史上初のマスプロダクトモデルとされる「ベンツ・ヴェロ」(1894年)。プーリーとベルトを用いた2段変速機が搭載された。
史上初のマスプロダクトモデルとされる「ベンツ・ヴェロ」(1894年)。プーリーとベルトを用いた2段変速機が搭載された。拡大
4代目「マツダ・ロードスター」(2015年)のマニュアルトランスミッションの透視図。奥に見えるクラッチでエンジンからの動力を遮断・伝達し、手前に見えるギアの組み合わせにより、手動で変速比を切り替える仕組みとなっている。
4代目「マツダ・ロードスター」(2015年)のマニュアルトランスミッションの透視図。奥に見えるクラッチでエンジンからの動力を遮断・伝達し、手前に見えるギアの組み合わせにより、手動で変速比を切り替える仕組みとなっている。拡大
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