ギア比

長文注意な上、数学的説明が含まれています。

ギアレシオともいう。ギアの比率のこと。
自動車においては、ミッション、ステアリング、デフなどのギアの比率をさす。

２個以上のギアが組み合わされた場合に発生する数値。
入力ギアの歯数÷出力ギアの歯数で求められる。
それ以外にギアが組み合わされていても、無視される。
そういうギアをアイドルギアと呼ぶ。

例えば、入力ギアの歯が１０枚、出力ギアの歯が５枚だったとしよう。
１０÷５＝０.５となり、ギア比は０.５。単位はない。
入力ギアが１回転すると、出力ギアは２回転するわけだ。
すなわち、回転数が２倍になる。すると、入力ギアにはいったトルクは出力ギアから出るとき
1/2になる。ギアには、そういう特性がある。
逆に、出力ギアの歯数のほうが多い場合は、速度がさがりトルクが増す。

ここで、自動車のギアレシオの話をしよう。
ここをクリックすると、インテグラTYPE-R 98SpecRのギア比が開かれるので見てください。

減速比という項目が一番数字が大きい。これはファイナルギアと呼ばれるもので、
デファレンシャルギアのギア比なので、とりあえず無視。

それ以外だと、１速が一番大きい。
前述のとおり、ギア比が大きければ、回転はおそくトルクは大きくなる。
このエンジンは6200rpmで19kgmのトルクがでるので、それで計算すると、
回転：6200÷3.230＝1919.5　　トルク：19×3.230＝61.4
これに、減速比を計算に入れると。
回転：1919.5÷4.785＝401.1　　トルク：61.4×4.785＝293.8
となる。
要するに、ドライブシャフトは、401rpm・293kgmで駆動しているわけだ。
これに、タイヤ径を計算に入れると、速度が求められる。

同様に今度は５速を計算する。
回転：(6200÷0.787)÷4.785＝1646.4
トルク：(19×0.787)×4.785＝71.6
５速では、1646rpm・71kgmで駆動する。

単純にいえば、５速では、約４倍の速度で回転し、トルクは約1/4になる。
なぜ、１速の方が、５速より加速がいいかが、理解できたと思う。
また、エンジン回転があがれば、速度が高まるのも事実。
同じギア比ならば、より多くまわせれば、速く走れる。

仮に、タイヤの直径が600mmだったとしよう。
そうすると、タイヤ外周はπｒなので、1884mm
1884mm＝188.4cm＝1.884m＝0.001884kmだ。
また、回転数は一分あたりなので、時間になおす。
401rpm＝24060rph。一時間あたり24060回転している。
で時速を求める。タイヤ外周×回転数だ。
0.001884×24060＝45.3
インテグラTYPE−R98SpecRが、直径600mmのタイヤを履いたとき、
エンジン回転6200rpmで走ると、45km/ｈで走るわけだ。
同じことを５速でやると、
1646×60＝98760、98760×0.001884＝186.1
186km/ｈでる。リミッターをきってなければ出ない速度だ。

以上の説明を公式にすると、以下のとおりになる。
Ｅ：エンジン回転(rpm)　　Ｒ：タイヤ直径(mm)
α：ギア比　　β：減速比
　　　Ｅ
　　―――
　　　α　　　　　　　　π×Ｒ
　―――――×６０×―――――――　＝時速
　　　β　　　　　　１００００００
となる。
インテＲは。８５００rpmがレブリミットなので、２５５km/ｈまで出る計算になる。
もっとも、この計算は理論上のもので、実際は色々な抵抗があるので、こんなに出ないはず。

以上の説明で分かることは、タイヤ径を大きくすれば、速度が速くなるということ。
ならば、大きくすればいいんだというと間違い。

次は、トルクの計算だ。
トルクは、kgmという単位。１ｍの棒に１kgの力をかければ、１kgmだ。
１ｍあたりの荷重といえばいいだろう。
先ほどの直径600mmのタイヤ、半径は当然300mm。0.3mだ。
ドライブシャフトには、１速6200rpmのとき、293kgmで駆動している。
そのとき、タイヤの接地面のはどれくらいの力がかかるかというと、
293kgm×0.3m＝87.9　８８kgmの力が働く。
たいしたこと無い数値だと思えるだろう。しかし、それは間違い。
この８８kgmという力。エンジンが6200rpmで動いている限り、常に発生しているのだ。
常に、８８kgmの力で蹴っ飛ばされているわけだ。
理解しづらいかもしれないが、ここで力が少しでも増えると、駆動系に加わるストレスは
一気に上昇する。
タイヤ径を大きくするとこの力が増えるので、駆動系への反動が高くなる。
最悪、ドライブシャフトが折れることも起こりうる。
インチアップするときは、タイヤ外径を極力変えないようにしましょう。

これを理解していると、カタログを見ればその車の特性が理解しやすいだろう。
意外と楽しいと思うのだが、どうだろうか？
知って無くてもいいけど、知っていると、ちょっと自慢できるかも？

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