もうガラパゴスと言わせない!? ATやMTに負けないCVTはあるか?

■そもそもCVTはどうやって動いている?

大小2つのーーリ―を使うCVTの構造図。プーリーの径を変化させることにより、変速効果をもたらしている。最も効率のよい径のまま加速することも理論上は可能だ(rumruay@Adobe Stock)
大小2つのーーリ―を使うCVTの構造図。プーリーの径を変化させることにより、変速効果をもたらしている。最も効率のよい径のまま加速することも理論上は可能だ(rumruay@Adobe Stock)

 より低燃費の自動変速を!と考えられたのがCVTだ。スチールベルト式CVTの機構は、柔軟性を備えた金属の薄いベルトに、扇のような形をした薄い板を並べ、動力を伝える。

 変速は、2つのプーリー(滑車)を使い、その半径を調節することで大小の変化をできるようにしておき、巻き付けた金属ベルトがエンジンからの動力を伝える際に、プーリー径の大小を変えることで変速効果をもたらす。

 従来の変速機が、歯車を用い、その大小(歯の数の多少ともいえる)によって変速したのに対し、スチールベルト式CVTは、プーリーの径を無段階で連続的に調整できるため、燃費を改善することができると考えられた。

 なぜなら、エンジンは、もっとも燃費のよい(つまり効率がよい)回転数は、アイドリングから少し高めのところで、その前後は燃費が悪化する。歯車を使う変速機では、常に燃費のよい回転を維持するのは難しい。

 しかし、無段階で連続的に変速できるCVTであれば、エンジンがもっとも燃費のよい回転数を維持したまま、速度を上げていく(加速する)ことができるのである。

 とはいえ、運転者の感覚としては、エンジンの回転数が上昇するのに合わせて速度が上がっていくのが自然に思えるので、エンジン回転数が一定のまま車速が変化することには違和感を覚えやすい。

 そこでCVTといえども、ある程度、速度の上昇とエンジン回転数の変化をあわせることで、違和感を減らす制御が用いられるようになった。

■副変速機付きCVTの登場によって大きく変わった

RAV4の2Lガソリンモデルに設定されているダイレクトシフトCVT。発進ギアがあるため、低速時のつながりは非常にスムーズだが、中高速域になるとCVTならではの段付きを感じる
RAV4の2Lガソリンモデルに設定されているダイレクトシフトCVT。発進ギアがあるため、低速時のつながりは非常にスムーズだが、中高速域になるとCVTならではの段付きを感じる
トヨタ(生産は共同開発したアイシン)のダイレクトシフトCVTは発進専用ギア(ブルーの部分)を組み込むことで、ベルトの負担を抑えて燃費と加速フィールを向上。現在、レクサスUXやRAV4、ハリアーに搭載
トヨタ(生産は共同開発したアイシン)のダイレクトシフトCVTは発進専用ギア(ブルーの部分)を組み込むことで、ベルトの負担を抑えて燃費と加速フィールを向上。現在、レクサスUXやRAV4、ハリアーに搭載

 それを大きく前進させたのが、副変速機を持つCVTの誕生だ。これは、上下2段変速の歯車式変速機を活用し、変速の幅を広げ、それによって、ことに発進時のトルクが必要なところで、歯車のギア比を利用して力を増大し、エンジン回転をあまり高めなくても走りだせるようにした。同時に、上の段を利用することで高速走行でのエンジン回転数を下げ、燃費を改善することにも利用した。

 これにより、日常的に頻繁に使う発進直後の加速で、エンジン回転数が高まり、唸るような騒音を発しやすかったCVTの弱点が改善されるようになったのである。

ダイハツは、通常の金属ベルト式CVTに遊星ギア式動力分割機構を追加した全面新設計のCVT(無段変速機)、D-CVT(デュアルモードCVT)を採用
ダイハツは、通常の金属ベルト式CVTに遊星ギア式動力分割機構を追加した全面新設計のCVT(無段変速機)、D-CVT(デュアルモードCVT)を採用

 そのあと発進用の減速機構を用いるCVTも登場した。考え方は、副変速機を併用するCVTと同様に、発進で減速を行うことで、エンジン回転数をみやみに高めなくても滑らかに動き出せ、あわせて発進でのエンジン騒音を抑えることができる。

 こうして、CVTを使う小型車も、快適に運転できるようになった。

 また、大排気量のV型6気筒エンジンのようなトルクの大きいSUVにも使えるCVTの開発も行われた。あるいは、金属ベルトに替えて、チェーンを利用することでガソリンターボエンジン車へも適用できるCVTも開発された。

 こうして国内では、当初燃費向上を目的とした軽自動車から小型車だけでなく、3ナンバーの普通車もCVTを採用する車種が増えたのである。

次ページは : ■なぜ欧州ではCVTは普及しないのか?

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