プリセレクターギアボックス

プリセレクター ギアボックスは、1930 年代の乗用車やレーシングカー、1940 ～ 1960 年代のバス、1930 年代から 1970 年代の装甲車両で主に使用されていた手動変速機の一種です。プリセレクター ギアボックスの特徴は、ギア シフト レバーを使用してドライバーが次のギアを「事前に選択」できることです。通常、ドライバーが希望のタイミングで「ギア変更ペダル」を押すまで、変速機は現在のギアのままです。

この設計により、シンクロメッシュのないマニュアルトランスミッションでスムーズなシフトを実現するために、ドライバーがクラッチペダルとシフトレバーを使用するタイミングを習得する必要がなくなりました。 ^[1]ほとんどのプリセレクタートランスミッションは、ドライバーが制御するクラッチを完全に回避します。停止状態からの発進にのみクラッチを使用するものもあります。^{[2]プリセレクターギアボックスは、オートマチックトランスミッションが広く採用される前に最も一般的であったため、「}クラッシュギアボックス」タイプのマニュアルトランスミッション と比較されました。

プリセレクターギアボックスは「自動変速」ギアボックスとして販売されることが多かったが^[1]、これは不正確な説明であり、ドライバーがギアを選択する必要がある（そして多くの場合、ギアチェンジを手動で作動させる）必要がある。オートマチックトランスミッションは、ドライバーの介入なしにギアを変更できるため、真の「自動変速ギアボックス」である。

プリセレクターギアボックスには根本的に異なる機械設計がいくつかあります。最もよく知られているのはウィルソン設計です。^[3] Cotalなどの一部のギアボックスは、コントロールを動かすとすぐにギアをシフトし、別のギアチェンジペダルを必要としません。

当時の（シンクロメッシュではない）マニュアルトランスミッションと比較すると、プリセレクターギアボックスはダブルデクラッチなどのテクニックを必要としないため、ドライバーがスムーズに操作しやすくなっていました。また、プリセレクターギアボックスはシフト時間が短く、より大きな出力を処理でき、質量が小さく、負荷がかかった状態でシフトすることができました。^[要出典]

多くのプリセレクタギアボックスの設計上の利点は、摩擦部品がクラッチではなくブレーキ^[4]であることです。これは、摩耗する部品に非回転ブレーキバンドを使用できることを意味し、一般的なクラッチなどの回転部品よりも設計が簡単になります。摩耗部品はメカニズムの外側に取り付けることもできるため（メカニズム内に埋め込まれるのではなく）、メンテナンスや調整が容易になります。

最も一般的なタイプのプリセレクターギアボックスは、エピサイクリック設計を採用したウィルソンでした。^{[5] [6]}ウィルソンギアボックスの前身は、1901年から1904年に英国で製造されたウィルソンピルチャー車で使用された手動制御のエピサイクリックギアボックスでした。同社の取締役の1人であるウォルター・ゴードン・ウィルソンは、小さな入力力で制御可能でありながら大きなトルクを伝達できるエピサイクリックギアボックスの利点を主張していました。^{[7]ウォルター・ウィルソンは、}第一次世界大戦中および大戦後の装甲戦車の主要な共同発明者であり、^{[8]エピサイクリックステアリングギアボックスを使用した1918年のイギリスの}マークV戦車を担当しました。^{[7] [9]}英国のランチェスターモーターカンパニーも、1900年から手動制御のエピサイクリックギアボックスを備えた車を製造し、エピサイクリックギアボックスを装備した実験的な戦車（ランチェスターギアボックスマシンまたは実験マシンK）を製造しました。^[10]

ウォルター・ウィルソンは自動車用の遊星歯車変速機の実験を続け、1928年に「ウィルソン変速機」を発明した。ウォルターとアームストロング・シドレー・モーターズの共同所有者の一人は、ウィルソン変速機の設計と製造を行うセルフ・チェンジング・ギア社（当初はインプルーブド・ギア社と呼ばれていた）を設立した。 ^[11] 1929年のアームストロング・シドレー・サーティは、ウィルソン変速機を採用した最初の車の1台であった。^[12]この変速機は、コード、ERA、ダイムラー、マイバッハなどの他のメーカーでもライセンス生産された。^{[13] [14]}

運転手はステアリングホイールに取り付けられたレバーを使用して次のギアを事前に選択し、その後「ギアチェンジペダル」（通常のクラッチペダルの代わりに配置されていることが多い）を押して、希望のタイミングでギアチェンジを起動します。^{[15] [16]}

ウィルソンのギアボックスは、様々なクラッチを使用して製造された。最もよく知られているのは、ダイムラーなどのツーリングカーに使用された流体フライホイールである（アームストロング・シドレーは遠心クラッチを使用していた）。 ^[2]スポーツカーはニュートン遠心クラッチを使用していた。^[2]これは、当時のレーシングマニュアルクラッチに似た多板乾式クラッチであったが、圧力プレートが遠心駆動され、約600rpmで作動した。 ^[17] ERAなどの純粋なレーシングカーは、クラッチをまったく使用せず、始動時にギアボックスのバンドブレーキが最低ギアで徐々に作動することに依存していた。^[2]遠心クラッチまたは流体カップリングが装備されている場合、停止状態からの発進は1速を選択するだけで、アクセルペダルを踏むとクラッチが自動的に作動する。他の車では、停止状態からの発進時にギアチェンジペダルがクラッチのように機能した。

ウィルソンのギアボックスは、ウィルソンの発明でもある独創的な方法で連結された多数のエピサイクリック ギアに依存していました。後続のギアは、前のギアによって提供される減速を複合または「減らす」ことによって動作しました。^[18]各中間ギアには個別のエピサイクリックが必要で、ストレートスルーのトップ ギアにはコーン クラッチ、リバースにはさらにエピサイクリックが必要でした。 ^[19]多くの車 (特にアメリカの車) が通常 3 速ギアボックスしか持っていなかった時代に、4 つのギアが提供されました。これは、ウィルソンのギアボックスがスポーツ、またはレース市場向けだったためで、これにより、ギア比をより狭く配置することができました。このエピサイクリックの同じ配置は、戦後のオートマチック トランスミッションの前身となりましたが、^[2]オートマチック トランスミッションのトルク コンバーターの使用と、米国の V8 エンジンの広いパワー バンドと過剰なパワーにより、より広い間隔の、したがってより少ないギア比が許容されることを意味しました。 20 世紀前半の「クラッシュ」ギアボックスとは異なり、プリセレクター ボックス内のギアホイールは、遊星歯車レイアウトで永久に噛み合っています。

ウィルソン ボックスによるギア変更は、各エピサイクリックの環状部を固定位置に保持するブレーキ バンドの制御に依存していました。選択されるブレーキ バンドは、ギア シフト レバーによって動かされる回転カムによって制御されます。ギア選択ごとに 1 つのバンドのみが連動します。この小さな手動レバーでは、ブレーキ バンドを連動させてロックするのに十分なパワーを提供できなかったため、フット ペダルが必要でした。ブレーキ バンドの実際の動きは、ウィルソン設計の特徴である「トグル」機構によって制御されました。^[19]ペダルが押されて放されると、一連の指のようなレバーまたは「バスバー」が強力なコイル スプリングによって上方に押し上げられ、一連の軽量リンケージまたは「オペレーティング ストラット」に押し付けられました。^[20]各リンケージの位置は、ギア選択カムシャフトによって制御されました。カム（各ギア用）がリンケージを所定の位置に保持し、リンケージがスイングして外れないようにすると、バスバー フィンガーは操作ストラットを介して、ブレーキ バンド自体を制御するトグルに押し付けられます。これらのトグルは、ペダルが次に押されるまで、コイル スプリングの力でブレーキ バンドを所定の位置に保持するために必要な追加のてこ作用を提供します。ウィルソン設計のもう 1 つの特徴は、摩耗を補正するために各バンドに自動調整ナットを使用していることです。各バンドを係合および解除する動作は、ラチェット ナットを前進させるのに十分であり、摩耗があれば緩みを吸収して調整します。^{[19] [20]}

1920年代から1930年代にかけて、フランスの高級車メーカー数社が、コタル社製の3速または4速プリセレクターギアボックスを使用していました。コタル社製ギアボックスのユニークな点は、ギアを噛み合わせるために電磁クラッチ（バンドブレーキの代わりに）を使用していることです。^[21]この方法の欠点は、電力が失われるとエンジンが車輪を駆動できなくなることです。クラッチは、ダッシュボードまたはコラムに取り付けられたシンプルなスイッチ（「カクテルスティックの上のチェリー」と表現される）^[2]とリレーによって制御されました。機械的なサーボ動作はないため、ウィルソンのカムやトグル機構、およびギアチェンジペダルは不要でした。

1930年代、ハンバー車にはレイコック・ド・ノーマンヴィル社製の4速プリセレクターギアボックスが装備されていました。^[22]これはウィルソンとほぼ同じでしたが、ブレーキバンドを直接油圧で作動させる（ステアリングコラムのレバーで選択）ため、ギアチェンジペダルが不要でした。

1930年代のタルボット車のいくつか、例えば1932年から1935年のタルボットAX65ダラックは、ウィルソンの特許に基づいてジョルジュ・ロッシュが設計した「加速ギアボックス」を使用していました。^{[23] [ 24 ] [ 25]}ロッシュのギアボックスは設計と材料の両方で大幅に改良され、ウィルソンのギアボックスの3倍のパワーに耐えることができる軽量のギアボックスになりました。^{[26] [27]}

このギアボックスは、リバースギアを入れると自動的に1速を事前選択します。2速を入れるとギアボックスは3速を事前選択し、3速を入れると4速を選択します。^[2]その後、別のギアが手動で事前選択されるまで、3速と4速の間を循環します。^[28]初期のバージョンはクラッチなしで製造されましたが、すぐに遠心クラッチが設計に追加されました。タルボットはこれを「トラフィッククラッチ」と表現しました。^[27]これは、放射状にスイングする2つのシュー（ドラムブレーキに似たもの）を備えた単純な装置でした。

初期のプリセレクターギアボックスは、1906年にフランスのマルセル・ヴィラテルが特許を取得した3速オートバイギアボックスのプロトタイプでした。設計と製造は非常にコンパクトでした。^{[29] [30] [31]}

1942年から1945年にかけてのドイツのティーガーI装甲戦車は、マイバッハ社製の8段変速のプレセレクティブギアボックスを使用していた。シフト機構は油圧式で、運転者の負担を軽減していた。クラッチは組み合わせて使用​​され、アクチュエーターよりもはるかに多くの段数が可能だった。油圧シリンダーは3つあり、それぞれ2つのポジションを持ち、4つのシャフトに配置されたギアトレイン用のドッグクラッチを制御していた。シリンダーはシンプルな4分割ギアレバーの回転バルブで制御され、レバーを横に押してゲートに押し込むことで作動した。3つのシリンダーの組み合わせで8つの異なる段数が可能だったが、逆に言えば最も低い4段数に制限されていた。^[32] 1943年にイギ​​リス軍が捕獲したティーガーI戦車を調査した際、ギアボックスに関する報告書はアームストロング・シドレー・モーターズ社によって作成された。^[33]

マルチクラッチ ギアボックスは、シフト操作をまったく必要としないため、ギアシフトの難しさが解消されます。これは、複数の選択を回避するために連動した、それぞれが個別のクラッチで制御される複数の個別のギアボックスとして動作します。ギアの選択は、適切なクラッチを選択することです。このタイプの利点は、ギアシフト リンケージ自体がなく、クラッチ リンケージの複製だけであるため、リモート操作を簡単に設定できることです。

このタイプのギアボックスは、1917年3月にイギリスの重戦車8両で異なるトランスミッションをテストするオールドベリーのギアボックス試験で登場しました。^[8]各ギア比には独自のシャフトと独自のクラッチがあります。クラッチが連動して一度に1つだけが作動するようにすれば、システムは単純になります。

1980年代初頭、このトランスミッションは、4速ギアボックスを備えたMaxwellとして英国の都市バス向けに開発されました。英国のバスは、ほとんどが2階建てで、後部に横置きエンジンを搭載しています。^[34]また、それらの使用には多くのストップアンドゴー運転が含まれるため、従来のギアボックスではクラッチの摩耗が激しくなります。この配置の利点は、4つのクラッチを使用することで、すべてエンジンアセンブリの外側から簡単に保守でき、エンジンを取り外す必要がないことです。クラッチは、多板オイル供給湿式クラッチでした。最初のギアボックスは信頼性が低いという評判になり、1985年に元の開発者であるBrockhouseがAvon Maxwell Transmissionsにライセンス供与しました。オイルポンプを拡大した開発バージョンは、ほとんどの英国のバスに後付けで装備できました。^{[35]このギアボックスの珍しい機能は、1速と2速を同時に噛み合わせる機能です。これは、50馬力の油圧}リターダーとして機能しました。

クラッチのみで高速シフトするというアイデアは、最近の高性能車ではデュアル クラッチ トランスミッションとしても開発されています。これは、シフト ギアボックスのシンプルさとクラッチ ベースの設計の高速シフトを組み合わせたものです。実質的には 2 つの独立したギアボックスがあり、それぞれが全体のセットから交互の比率を提供し、2 つのクラッチが有効なギアボックスを選択します。ギアボックス内の変更は、ドライバーが次にどの比率を必要とするかを予測して自動的に行われます。次の比率が正しく選択されていれば (つまり、コンピューターがアップシフトかダウンシフトかを正しく推測していれば)、シフト自体はクラッチの高速移動にすぎません。ただし、予期しないシフトはシステムを混乱させる可能性があり、クラッチを接続する前にまず正しい比率を選択する必要があり、シフトがはるかに遅くなります。

半自動変速機は、通常、クラッチレス マニュアル トランスミッションの形態をとり、クラッチ システムのみを自動化し、クラッチ操作を容易にするためにさまざまな異なる制御システムを使用していますが、ギアを手動で変更するには依然としてドライバーの入力が必要です。これらのシステムは、油圧式オートマチック トランスミッションの登場と生産に先立ち、1930 年代半ばから 1990 年代前半まで、多数の量産車メーカーによって導入されました。これらのシステムでは、クラッチ ペダルが完全になくなるか、クラッチ ペダルが保持されますが、クラッチはギアのシフトではなく、静止位置からのスタンディング スタートを実行するためにのみ操作する必要があります。

その後、さらなる進歩と開発が導入され、クラッチ操作とギア選択のプロセスを同時に自動化する他のいくつかの方法が使用されました。最も有名なのは、1990年代にいくつかの自動車メーカーによって導入された現代の自動マニュアルトランスミッションですが、最初に開拓されたのは、 1985年にいすゞのNAVi5トランスミッションでした。

• 1929–1959アームストロング・シドレー— 様々なモデル^{[2] [36] [37]}
• 1929–1941マイバッハ— さまざまなモデル
• 1930年代から1958年のダイムラー— 1930年のダイムラー・ダブルシックス^{[38] [39]}から始まり、 1958年のワンオーフォーモデルで終わる様々なモデル。 ^[40]ダイムラー会長は1933年11月の年次総会で株主に次のように報告した。「ダイムラー・フルード・フライホイール・トランスミッションは3年間の成功を収め、10馬力の乗用車から2階建てバスまで、合計16万馬力を超える11,000台以上の車両にこのトランスミッションが組み込まれています。ダイムラー・フルード・フライホイール・トランスミッションの利点をすべて備えたシステムが他にないことはまだ証明されていません。当社のダイムラー、ランチェスター、BSA車は、当社が目指したとおり、それぞれのクラスとタイプの貴族車であり続けています。海外市場からも多数の問い合わせを受けています。（拍手）」^[41]
• 1931年から1937年までクロスリー・テンとクロスリー・レジスはENVタイプ75ギアボックスを使用した^[37]
• 1931–1953ランチェスター–マニュアルギアボックスを搭載したロードライダー車を除くすべてのモデル。 ^[42]
• 1932–1934 MG K型
• 1932–1938ライリーナイン、ライリー12/4、ライリー12/6、およびこの時期の他のいくつかのモデル
• 1934–1935ラゴンダ レイピア
• 1936–1937コード 810/812
• 1948タッカー 48
• 1955–1969ゴッゴモービル
• 1935-1938ハドソンとテラプレーン

プリセレクターギアボックスは、1921年と1922年にスイスで行われた国際6日間トライアルなど、いくつかのレーシングカーやオートバイに使用されていました。このトライアルでは、マルセル・ヴィラテルのオートバイがシリーズバイクで出場しました。1935年のERA R4D、^[43]や、 1930年代のアウトウニオン「シルバーアロー」などのヒルクライムカーです。

1940年から1960年頃にイギリスで製造されたバスの中には、レイランド社、^[44]、ダイムラー社、AEC社製のものを含め、プリセレクタートランスミッションを搭載していたものが多かった。この時期にロンドンでよく使われていたAEC RT型バスは、圧縮空気を使ってギアシフトを作動させていたが、^{[45] [46]}他のギアボックスは機械的な作動を採用していた。

ロンドンのバスの典型的な操作方法は、坂道でのみ使用される非常に低い 1 速ギアでした。そのため、運転手は発進時に 2 速を選択し、ギアチェンジ ペダルを踏んで放し、トランスミッションを作動させ、次に 3 速を選択して移動中にギアを変更する準備をします。これらはすべて、バスがまだ停止しているときに行われます。発進時には、アクセル ペダルを踏むだけで、ギアチェンジ ペダルを踏むだけで 3 速にシフトできます。

プレセレクタバスは様々な国にも輸出され、ウィルソン型ギアボックスを搭載したAECリージェントIIIは、1950年から1976年までの25年間、西オーストラリア州の公共交通機関の一部として使用されました。^[47]

1950 年代のジェームスオートバイには、ヴィリアーズエンジンとプリセレクター ギアボックスを搭載したものもありました。 ^[要出典]これらは、ギア ペダルを踏み込んで 1 速を選択し、次にクラッチ レバーを引き、レバーが戻るとギアが噛み合って前進することで操作されました。ギア ペダルをもう一度踏むと 2 速が選択され、レバーをもう一度引き込んだ後にのみ噛み合いました。

1930年代の初期のガソリンおよびディーゼルエンジンの鉄道車両には、ウィルソンのプレセレクターギアボックスが使用されていました。AECエンジンを搭載したGWRの「フライングバナナ」鉄道車両には、このようなギアボックスが搭載されていました。^[49]

• The Autocar (1935 年頃)。「クラッチとギア ボックス」。Autocarハンドブック(第 13 版)。Iliffe & Sons。
• Blower, WE (1958)。「プレセレクター ギアボックス」。MGワークショップおよびチューニング マニュアル完全版(第 7 版)。モーター レーシング パブリケーションズ。pp.  159– 171。
• Chapman, GW (1949)。「7: 石油エンジンの機関車と鉄道車両」。現代の高速石油エンジン。第 2 巻 (1956 年 6 月 2 日版)。Caxton。109 ページ。
• フレッチャー、デイビッド（2001年）。『イギリスの戦車、1915-1919年』クロウッド・プレス。ISBN 1-86126-400-3。
• グランフィールド、ジョン（2001）。悪魔の戦車。サットン。ISBN 0-7509-4152-9。
• Setright, LJK (1976)。「ギアボックス」。Ian Ward (編) 著『自動車の構造』 Orbis、p. 91。ISBN 0-85613-230-6。