セミオートマチックトランスミッション

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セミオートマチックトランスミッション: Semi-automatic transmission 以下、セミAT)とは、自動車トランスミッションの1種で、変速操作が手動でクラッチ操作のみを自動化したものである。運転席にクラッチペダルがなく、アクセルとブレーキの2つのペダルだけでありながら、手動で変速操作をしなければならないため2ペダルMTとも呼ばれる。

概要[編集]

発進時などにクラッチ操作が必要ないトランスミッションはオートマチックトランスミッションに分類され、日本の道路交通法でもオートマチック限定免許(AT限定免許)で運転できることが規定されている。このなかで、ギア選択までも自動化したフルオートマチックトランスミッション(以下、フルAT)[1]と区別して、運転者がギヤ選択操作をしなければならないものがセミATと呼ばれる。

しかし1980年代以降、NAVi5デュアルクラッチトランスミッションのように、本来は2ペダルMTに分類される機構であった物が全自動変速機能を備える様になったり、INVECS-IIのように本来はフルATであった物が、ギアの全段をシーケンシャル変速できるシフトゲートやパドルシフト付きステアリング・ホイールを備える様になったりした[2]為、セミATとフルATの境目は次第に曖昧になってきている。その為、英語圏では便宜上前者に相当する2ペダルMTは電磁油圧式手動変速機英語版、後者に相当するマニュアルモード付きフルATまたはCVTはマニュアルとオートマのかばん語であるマニュマチック英語版という名称で呼び分けられている。

歴史[編集]

フォード・モデルTの2段変速機[編集]

1908年から製造されたフォードの大衆車「モデルT」(いわゆる「T型フォード」)は、ペダル操作による2段の遊星歯車式変速機を搭載していた。クラッチは半自動式で、パーキングブレーキをかけている間はクラッチが切断され、パーキングブレーキを緩めることでクラッチが接続される。変速はペダルで行われ、ペダルを踏んでいる間はローギアであり、足を離すとハイギアとなる。また、後進の際には停止中に別のバックギア用ペダルを踏む。当時主流だったギヤそのものを選択摺動する方式に対し、遊星歯車を用いて複雑な操作を不要にした変速システムであり[3]日本では大正時代の一時期、モデルT専用の運転免許が存在した[要出典]。この容易な変速システムはモデルTが世界的に普及した一因であると共に、後にアメリカにおいてATが普及する素地を作ったとも言われている。

プリセレクタ・ギアボックス[編集]

モデルTの変速システムは3段以上の多段化に適さず、高速化・高出力化に伴って3段のセミATを搭載するための新たな方式として1920年代プリセレクタ・ギアボックス (: Preselector gearbox) が登場した。これは、半自動式クラッチと遊星歯車変速機を組み合わせた半自動変速システムで、クラッチペダルの代わりにチェンジペダルを備え、ステアリングコラムまたはダッシュボードに小型のシフトレバーが付いていた。変速段数は4段程度であった。半自動クラッチには遠心式、電磁式、流体継手などの方式が用いられたが、特に流体継手は滑り現象によってほかの方式よりも半クラッチを行いやすいため、この方式の主流となった。発進時には、まずシフトレバーを1速に入れ、さらにチェンジペダルをいったん踏んで足を離すと1速につながり、発進できる。半クラッチの必要はないが、アクセルの適度な調節は必要である。2速以上での変速も同様の操作で行われる。停止時にはブレーキを踏めば自動的にクラッチが切れる。変速に先立って変速段を選択しておくことから「プリセレクタ」の名称が生まれた。フランスのコタル (: Cotal) 式やイギリスのウィルソン(: Wilson) 式が製品化され、概して信頼性の高いシステムであったと言われる。

最初の採用例は1928年にイギリスのヴィッカース・アームストロング社が製造した大型バスであった。特にイギリスとフランスで多く用いられ、1930年代のイギリスでは高級車・中級車にも広く使われた。レーシングカーの分野でもイギリスのレイモンド・メイズライレーを基に開発した小型レーサー「ERA」がプリセレクタを搭載し、1930年代後半の小型車レースで優れた成績を収めた。またプジョー1937年にスポーツカー「402ダールマット・スポール」にコタル式プリセレクタを搭載し、ル・マン24時間レースで好成績を収めた。第二次世界大戦後に至ってもデイムラーランチェスタードライエなどが採用していたが、1950年代末期には現代型ATの普及によって衰退している。

自動クラッチ車[編集]

1930 - 1960年代にはマニュアルトランスミッション(以下、MT)の変速機構のままクラッチのみを自動化したセミATがヨーロッパで市販された。小型車 - 中級大衆車では古くはサキソマット英語版に代表される遠心クラッチと真空サーボ(バキュームアクチュエータ)の併用式が用いられ、後にアクセル開度に応じて制御されるソレノイドを利用した電磁クラッチや油圧で乾式単板クラッチを作動させる方式(ルノー・トゥインゴの「イージーシステム」など)が登場、中級以上の車種の一部には流体継手(トルクコンバータ)と乾式単板クラッチの併用式(ポルシェ・スポルトマチック)も用いられた。

自動クラッチ車はシフトレバーがニュートラルに入るか、ギアを入れる方向に力を掛けた際に負圧や油圧で強制的にクラッチを断続する事で、クラッチペダル無しでも変速操作が完了するようになっている。日本の自動車メーカーが国内向けとして販売した車種では、1950年代末から60年代に掛けて、RT20型トヨタ・コロナや310型日産・ブルーバード、AF7型コニー・360などでサキソマットの採用例があり[4]、その後、1960年代初頭に神鋼電機日野自動車と電磁式オートクラッチを共同開発。日野・コンテッサに「シンコー・ヒノマチック」[5]、富士重工業もスバル・360に「オートクラッチ」として採用した[6]。なお電磁式はシフトレバーに静電容量スイッチが内蔵され、シフトレバーに触れることでクラッチを切断する構造となっていた[7]。しかし、意図せずシフトレバーに触れて不意にクラッチが切れることを防ぐため、レバーに触れ始めてからクラッチが切れるまでにある程度のタイムラグが設けられていた。その後もダイハツが1980年代初頭のダイハツ・クオーレで、乾式単板クラッチと真空サーボを併用した「イージードライブ」を採用していた。

これらの形式はトルクコンバータ式のオートマチックトランスミッションのギア段数が少なく、動力損失や重量増大も大きかった時代、燃費の低下やエンジン騒音などを嫌気したメーカーによって「軽量で動力ロスのない形式」として開発が進められた。トルコン式フルATは元々は大排気量でエンジンの振動が少なく、高回転までスムーズに吹け上がるV型8気筒が主流で、他の国では高級なエンジン形式である直列6気筒すら最廉価版として位置付けられていたハイパワーなアメリカ車のために開発されたものであり、排気量や最大出力、エンジンの振動を考慮した実用回転数に一定以上の制約が避けられない直列4気筒直列2気筒などが主流にならざるを得ない日本車や欧州車では、最大段数が少なく歯車比が低いアメ車とほぼ同じ構成のトルコン式フルATを搭載したAT車の走行性能や快適性は、同一車種のMT車と比較してどうしても大きく低下する傾向があった為である。

それでも、自動クラッチ車はスムーズに変速するには一度ニュートラルに入れてアクセルを煽る事で回転数を合わせたり、急なシフトレバー操作を控えるなどといった独特のコツが必要とされた為、市場のニーズは変速操作も自動化されたフルATに次第に移行していくようになった。1980年代にはいすゞにより、自動クラッチ車をベースに変速操作も全自動化したNAVi5が開発されたが、トルコン式フルATが速度域に応じてトルコンを機械的に直結するロックアップ機構の採用や、オーバードライブギア(O/D)の採用等により多段化が進行し、主に高速巡行時の燃費やエンジン騒音の問題がほぼ解消に向かっていった事により、自動クラッチ車はフルAT車に対する優位性を失っていき、日本では1980年代中盤にはほぼ廃れた形式となった。その後は「全自動変速機能を持たない純然たる2ペダルMT」は、2000年に発売されたトヨタ・MR-SのシーケンシャルMTが近年唯一の例であった[8]

一方、欧州ではサキソマットの遠心クラッチを流体継手に置き換えたポルシェ・スポルトマチックや、VW・オートマチック・スティックシフトなどのような形式が1980年代まで製造された後も、ルノーやフィアットなどの廉価な小型大衆車を中心に、トルクコンバータ式フルATに比べて安価に製造できる自動クラッチ車の需要が残り続け、1990年代には乾式単板クラッチを油圧で操作するルノー・イージーシステムなどが登場、1990年代後半からは電磁クラッチとMTを組み合わせた方式がセミATの機構として一般化し、さらにその変速操作をアクチュエーターにより自動化してフルATとなったAMT(ロボタイズドMT、RMTとも)やデュアルクラッチトランスミッション(DCT)が、ヨーロッパを中心に廉価な小型車や大型トラックで普及しつつある[9][10]。AMTは日本ではNAVi5以降はスムーサーツインクラッチSSTなどが、一部の大型トラックやスポーツカーに採用されている程度であったが、2014年にスズキが油圧式ロボタイズドMTであるオートギアシフト(AGS)を自社の軽自動車に積極的に採用し始めた事により、大衆車にも普及の兆しが見え始めている。

市販車での採用例[編集]

乗用車[編集]

バス[編集]

リアエンジンの車種の場合は運転席とトランスミッションが大きく離れていることから、シフトレバーには長いコントロールロッドや、多数のリンク機構を介した伝達機構が用いられ、操作に大きな力が必要で、剛性感や節度感が低く、確実な操作の妨げとなっていた。これに対し、乗務員のシフトミスや疲労軽減を目的として1980年代からフィンガーシフトと呼ばれる、油圧または空圧アクチュエーターを用いたMTが普及し始めた。これに加えてクラッチ操作を自動化したセミATが存在する。

1980年代に日本国内各メーカーが参入したが、当時は一部事業者で採用されたほかは普及せず、1990年代後半には製造を終息している。トルクコンバーター式ATも価格・燃費の面であまり普及しなかったが、1990年代後半より登場したノンステップバスには一部標準採用されたものがあったほか、2010年以降は三菱ふそう・エアロスターが全てトルクコンバーター式ATとなったものの、セミATについては途絶えた状態であった。

セミATが再び採用されるようになったのは、2012年よりいすゞ・エルガにハイブリッド車が追加された際である。また、2015年にいすゞ・エルガ(および統合車種の日野・ブルーリボン)がモデルチェンジした際にはMT車を廃止し、セミAT(AMT)が採用されることとなった(トルクコンバーター式AT車も設定)。日野・ブルーリボンのハイブリッド車も2015年のモデルチェンジ車よりAMTに変更された。2016年にはいすゞ・エルガミオ(および統合車種の日野・レインボー)のモデルチェンジにおいてもAMTが採用されている。

トラック[編集]

各メーカーよりセミAT搭載のトラックが発売されていて、クラッチペダルを備えない2ペダルのもののほか、荷扱い時の停止位置合わせなどで操作するためのクラッチペダルを備えているものもある。乾式単板摩擦クラッチをアクチュエーターによって自動化した方式のほか、フルードカップリングと湿式多板摩擦クラッチを組み合わせたものがある。アクチュエーターは油圧やモーター、ソレノイドを用いたものがある。

オートバイ[編集]

ホンダは1958年に従来型のカブF型からスーパーカブC100へモデルチェンジを行う際に、シフトペダルの操作でクラッチが切れる機構を追加した自動遠心クラッチを採用し、従来は左ハンドルレバーで行っていたクラッチ操作を廃した。同様にヤマハ・メイトスズキ・スーパーフリースズキ・バーディーも自動遠心クラッチを採用していた。なお、自動遠心クラッチはシフトペダルを踏み込み続ける事により、クラッチを強制的に切りっぱなしにする事も可能となっている。

ホンダはスクーターでも1961年にジュノオM80型に「HRDミッション」と呼ばれる、バダリーニ式の油圧機械式無段変速機を採用した。これは乗り手が手動で無段階に変速を調整でき、滑らかで駆動ロスの少ない画期的な変速機であった。クラッチレバーは取り付けられていたがクラッチを使わなくても変速は可能とされていた。ジュノオは商品としては失敗作に終わったが、ホンダはその後もバダリーニ式の研究開発を続け、1990年にはHRDよりも小型・高圧化したものを新たに「HFT」(Human-Friendly Transmission)と名付け、モトクロッサー・RC250MAに採用。参戦2年目にあたる1991年モトクロス全日本選手権でシリーズチャンピオンを獲得している。2001年には北米向けの全地形対応車(ATV)にて、HFTを「ホンダマチック」の商標で採用。さらに、世界初のロックアップ機構を備えて商標自体も「HFT」(Human-Friendly Transmission)とし、2008年3月7日発売のDN-01に搭載した。DN-01ではクラッチレバーを廃して変速操作を可能としていたが、車両コンセプトの中途半端さが祟って僅か2年ほどで販売終了に追い込まれ、HFTの採用もATVを除いては広がりを見せる事はなかった[11]。同時期の大型車では2006年式ヤマハ・FJR1300が電子制御式クラッチYCC-Sを採用してクラッチレバーを廃し、シフトペダルと左手元のシフトレバーとのどちらでも変速操作を可能とした。2010年にはホンダがVFR1200Fにて、二輪車では世界初のデュアルクラッチトランスミッションの採用に漕ぎ着けており、その後も多くの車種でDCTの採用が広がっている。

モータースポーツでの利用[編集]

戦前のレーシングカーに採用された時期があったのちは、モータースポーツ用の車両には1980年代後半まで採用例がなかった。

F1
F1のセミAT搭載車両には、クラッチボタンもしくはストロークがあるパドルがあり、これを押すことでクラッチを手動で操作できる。走り始めてからの変速には使わないが、ピットインする際やスタートの際のみ(すなわち、ニュートラルから1速に入れて発進するまで)使用する[要出典]
1989年にレーシングカーデザイナーのジョン・バーナードが、スクーデリア・フェラーリの「フェラーリ・640(F189)」に初めて実戦投入した[要出典]。これはステアリングホイールの裏側に変速指示用のパドルスイッチを設け、運転者がステアリングから手を離すことなく操作ができるようにしたものである。
セミATは、変速時のエンジン回転速度が電子制御されるので、ドライバーが競技により集中できるようになり、オーバーレブによる車の故障を未然に防ぐことが可能となった[要出典]。従来型のMTに比べ、シフト操作に要する時間が短くなった[独自研究?]
導入当初はそれらの効果を疑問視され、故障や車重バランスの変化を嫌い敬遠するチームもあった[要出典]しかし、フェラーリのナイジェル・マンセルが同年の開幕戦で優勝したことを皮切りに、1991年に導入したウィリアムズは同年のチャンピオン争いに肉薄(最初はフェラーリと同様にギアボックスのトラブルが多発した)することで、従来型MTに対する優位性を証明することとなり、以後は導入するチームが相次いだ[独自研究?]1994年のルール改正は俗に「ハイテク規制」とも呼ばれる、フルATを含めた電子制御を規制する内容であったが、セミATは規制の対象とはならずに生き残り、1995年以降はF1に参加する全ての車両が何らかのセミATを搭載している[要出典]
世界ラリー選手権
世界ラリー選手権では、グループB末期にアウディクワトロS1にセミATを採用した。シフトレバー部分にクラッチスイッチを設け、スイッチを押しながらシフトチェンジをすることによってクラッチを操作するシステムで、同時に可倒式のクラッチペダルが備えられていた。グループA時代には、スバルインプレッサ グループA仕様でセミATを実践投入した。これは、一般的なHパターンのMTを圧縮空気で作動するアクチュエーターで操作するシステムであった。そのため、トランクスペースに圧縮した空気をため込むタンクが装備されていた。しかし変速スピードが遅く、ドライバーはスペシャルステージでは自分の手で変速を行い(シフトレバーは残されていた)、変速スピードの必要ないリエゾン区間でこのシステムを使用するなど、実戦に耐えるシステムではなかった。後に三菱ランサーエボリューションIV グループA仕様でシーケンシャルシフトを採用したのを皮切りに、トヨタカローラWRCに通称「ジョイスティック」と呼ばれるスイッチで操作するセミATを搭載した。また、ほぼ同時期にスバルが、従来の圧縮空気から油圧に変更されたシステムをインプレッサWRカーに搭載し、実戦で使用できる物となった。
2007年時点では、ワークス・チームはほぼ全てセミATを装備している。インプレッサ以外のマシンはドグミッションのシーケンシャルMTを基にしているが、インプレッサはHパターンのMTを基にしている[要出典]これは、ラリーではサーキットレースと異なり、スピンをよく起こすため、リスタートの際に1速への変速を迅速に行わなければならないためである[独自研究?]
WRカーではクラッチペダルやシフトレバーは残されている[要出典]これはF1マシンと異なり、コクピットに余裕があり、システムに異常が起きても手動変速によってリタイアせずに済むためである。またラリーのステージでは多様な路面状況下で静止状態から発進するため、ドライバーの要求通りの発進加速を得るためにクラッチペダルは必要である。しかし近年ではローンチコントロールが搭載されるようになり、スタックの脱出などにしか使われなくなっている[独自研究?]
プロトタイプレーシングカー
ポルシェは962CPDKと呼ばれるDCTターボラグ対策として搭載していた。トヨタ・TS020なども、空圧を利用したセミATを採用している[要出典]
インディカー
インディカー・シリーズでは長らくセミATの使用が禁止されてきたが、2008年よりインディ500を除くすべてのレースで使用することを義務づけられ、現在インディ500を含む全てのレースでパドルシフト式セミATが使用される[要出典]
GP2
GP2では2005年のシリーズ開始当初より、ザイテック製のセミATを使用している。[要出典]
A1グランプリ
A1グランプリでは、2005 - 2006年のシリーズ開始当初より、Xtrac製シーケンシャルMTに、ザイテック製セミAT(EGS:Electrically-assisted Gearshift System)が装着されている。[要出典]
フォーミュラ・ニッポン
フォーミュラ・ニッポンも長らくセミATの使用が禁止されてきたが、2008年より前述のザイテック製EGSが装着された。[要出典]
SUPER GT
SUPER GTでは2009年より、GT500クラスのエンジンがフォーミュラ・ニッポン用と基本設計が同じものに変更され、併せて前述のザイテック製EGSが装着された。2012年からはGT300クラスのFIA-GT3車両(FIA-GT3はレギュレーションにより、車両の標準装備であればパドルシフト式のセミATが使用できる)に限り使用が認められている。[要出典]

脚注[編集]

  1. ^ 手動でギヤ比を選択できる機能も持っているものもある。
  2. ^ 単純に「ギアの全段を任意選択可能なシフトゲートを備えたもの」まで対象範囲を広げた場合、1960年代にアメリカ車で社外品として流行したハースト・パフォーマンス英語版社製「His and Hers」デュアルゲート・シフターや、ホンダマチックのようなフルATも含まれうる。
  3. ^ MotorFan illustrated Vol.8(三栄書房ISBN 978-4-7796-0235-1)P.044
  4. ^ http://www.aichikikai.co.jp/club/vintage/file-07.html
  5. ^ http://www.toyota.co.jp/Museum/kandayori/backnumber/magazine90/magazine90_3.pdf
  6. ^ http://www.geocities.jp/misamima90/t04.htm
  7. ^ 日本では1960年代の日野・コンテッサスバル・360スバル・レックス(初代、550cc後期型)日産・チェリー(F10系)日産・パルサー(N10系)の例がある。
  8. ^ モーターデイズ新車試乗記 トヨタ MR-S シーケンシャルMT”. 株式会社 デイズ. 2015年2月26日閲覧。
  9. ^ JAMA -JAMAGAZINE-”. 2015年2月26日閲覧。
  10. ^ UD Trucks - 燃費効率 Quon CD”. UDトラックス株式会社. 2015年2月26日閲覧。
  11. ^ http://world.honda.com/motorcycle-technology/hondamatic/p3.html

関連項目[編集]