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レイシャフトはギアボックス内の中間シャフトで、ギアを運びますが、ギアボックスの主な駆動力をギアボックス内またはギアボックス外に伝達するものではありません。[1] [2]レイシャフトは、車のギアボックスでの使用で最もよく知られており、後輪駆動レイアウトのいたるところに見られました。前輪駆動への移行に伴い、レイシャフトの使用は現在では稀になっています。
駆動軸はギアボックスに入力動力を伝えます。従動軸はギアボックスからの出力軸です。レイシャフト付きの自動車のギアボックスでは、これら2つのシャフトはギアボックスの反対側から出てきます。これはRWD車には便利ですが、他のレイアウトでは不利になる場合があります。[3]
ギアボックス全般において、レイシャフトに取り付けられたギアクラスター[i]は、固定シャフト上で自由に回転するか、ベアリング内で回転するシャフトの一部となる場合があります。共有シャフト上に複数の個別のクラスターがあり、これらは互いに自由に回転できます。[ii]
起源
レイシャフトという用語は、水車機械に由来しています。レイシャフトは、ウォーロー(水車によって加速されて駆動される小さな平歯車) と石臼を運ぶ直立シャフトを連結する歯車運搬シャフトです。また、レイシャフトという用語は、風車と水車の両方で、主製粉機械ではなく、袋巻き上げ機などの二次機械を駆動するシャフトを指すために、製粉工 によって使用されていました。
レイシャフトという用語は、バックギア旋盤にも適用されました。これらは、通常のベルト駆動に加えて低速機構を備えた旋盤です。これは、主軸台の後ろのレイシャフトに 2 つのギアを使用し、二重減速ギアを実現しました。
車のマニュアルトランスミッション
RWD車の典型的なマニュアルギアボックスでは、駆動軸（入力）は従動軸（出力）と一直線になっていますが、永久的に接続されているわけではありません。駆動軸の減速ギアが副軸を駆動します。自動車のトランスミッションでは、カウンターシャフトという用語も使用されます。[4]副軸のいくつかのギアは、一度に1つずつ従動軸に接続されます。これらの各ギアを順番に選択すると、ギアボックスのさまざまな比が得られます。[5]これらのギア比はすべて減速ギアであり、エンジン回転数は後車軸の最終駆動装置への入力回転数よりも高くなります。
初期のギアボックスは、駆動装置の接続と切断にスライドギアを使用していました。これらは操作が難しく、ギアの主な作業面も摩耗しました。初期の改善策は、ギアを接続する代わりに別のドッグクラッチを使用し、ギア自体を「常時噛み合わせ」状態にしておくことでした。その後、より緩やかな開発として、シンクロメッシュが導入されました。これは、ポジティブドッグクラッチに加えて、全金属製の摩擦クラッチで、ドッグクラッチが噛み合う前にギアを徐々に噛み合わせ、ギアの速度を合わせます。[6]
ギアボックスのトップギアは、これらのギアを使用せずに、別のドッグクラッチを介して従動シャフトを駆動シャフトに直接結合することによって実現されます。これにより、「ダイレクトドライブ」トップギアが得られ、巡航速度での効率と静粛性の両方の利点があります。一般的なギアボックスでは、各ギアセットで2％の損失があり、2つのギアを介した中間範囲では4％ですが、ダイレクトドライブトップギアでは0％に近づきます。[3]ダイレクトトップギアはギアを介してトルクを伝達しないため、静かです。
理論的には、オーバードライブトップギア、別の間接ギア、ただし他のギアの減速比ではなく増速比を提供することも可能です。直接駆動比は、2速からトップまたは3速になります。この配置は初期の車で使用されていましたが、一般的ではありませんでした。[ 3 ] RWD車にオーバードライブが提供される場合、ほとんどの場合、ギアボックスの出力駆動シャフトに別のオーバードライブギアボックスを追加することによって行われます。通常はギアケースの外側にあります。[7]
ギアボックスのレイアウトのため、通常、レイシャフトはギアボックスケース内の他のシャフトの下の低い位置に取り付けられます。ギアレバーはケースの上部から入るため、ドッグクラッチのスライド部品はレイシャフトではなく従動シャフトに取り付ける方が便利です。そのため、レイシャフトギアクラスターは単純な一体型部品であることが多く、通常は固定されたスチールシャフトのベアリングで動く鋳鉄製ギアです。ベアリングは単純なリン青銅ブッシュの場合もあれば、高負荷用途のニードルローラーの場合もあります。[4]
多数のギア比、6つ以上を提供する場合、レイシャフトに3つ目以上のギアクラスターが必要になります。[iii]ギアボックス全体の比率を細長くならずにコンパクトに保つために、これらのギアボックスではツインレイシャフトが使用される場合があります。これには、各レイシャフトに追加の駆動ギアが必要ですが、メカニズムは他の点ではほぼ同じです。複数のレイシャフトの使用は、一部のバスで使用されているマルチクラッチギアボックスにも発展しました。このギアボックスでは、各比に独自のレイシャフトがあり、ドッグクラッチではなく個別のプレートクラッチまたは油圧クラッチを使用してそれらを選択します。[8]
パワーテイクオフが必要な場合、通常は産業用車両がウインチや油圧ポンプなどを駆動するために、これは多くの場合、ドライブトレインで既に使用されているメインシャフトよりもアクセスしやすいシャフトであるレイシャフトの一端から駆動されます。
「オールインダイレクト」ギアボックス
一部のギアボックスでは、レイシャフトを使用せず、間接ギアを全面的に使用しています。[3]
全間接式は、ダイレクトドライブのトップギアの利点が認識される前のごく初期の車に使用されていました。これらの車にはドッグクラッチが付属しておらず、当時はギアチェンジはギアをかみ合わせたり外したりすることで行われていました。ドッグクラッチが使用されるようになると、ダイレクトドライブのトップギアのさらなる利点がすぐに認識されました。
1960年代から前輪駆動が普及し、全間接ギアボックスが一般的になった。これらは、2つのシャフトのオフセットがレイシャフトギアボックスの直列配置よりも便利な横置きエンジンレイアウト[9]と、VWビートルや多くのルノーなどの縦置きトランスアクスル設計[iv]の両方で使用されており、ギアボックスの同じ端に駆動シャフトと従動シャフトの両方を配置することが求められていた。
ダイレクトドライブのトップ比が失われると巡航時に0%の損失が実現できなくなりますが、これは他の比での損失を4%から2%に減らすことで補われます。[v] [3]ノイズも現代の冶金学とギア切削によって低減され、より静かで効率的なギアプロファイルが得られます。
全間接ギアボックスのすべての比率でギアボックス効率が一定であるため、ダイレクトドライブや 1:1 比率ではなくなった場合でも、オーバードライブ トップ ギアを提供するのが便利になりました。このような機能を提供する最初の量販車の 1 つは、VW ポロとFormel Eで、意図的に「エコノミー」オーバードライブ比率を表す「-E」というラベルが付けられていました。
参照
参考文献
注記
引用
- ^ Setright, LJK (1976)。「ギアボックス」。Ian Ward (編) 『自動車の解剖学』 Orbis、p. 88。ISBN 0-85613-230-6。
- ^ The Autocar (c. 1935)。Autocarハンドブック(第 13 版)。ロンドン: Iliffe & Sons。
- ^ abcde Setright、自動車の解剖学、p. 92
- ^ ab VAW、ヒリアー（1991）。「38：スライディングメッシュギアボックス」。自動車技術の基礎（第4版）。スタンレー・ソーンズ。p. 231。ISBN 0-7487-05317。
- ^ セトライト著『自動車の解剖学』p.88-89
- ^ セトライト著『自動車の解剖学』89～90ページ
- ^ Setright, LJK (1976)。「オーバードライブ」。Ian Ward (編)。自動車の解剖学。Orbis。pp. 93–95。ISBN 0-85613-230-6。
- ^ ブライアン・ジャービス（1986年3月8日）「もはやパンドラの箱ではない」コマーシャルモーター誌163（4161）：46-47。
- ^ ヒリアー（1991）、243ページ