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2011年02月01日

副変速機を含めたギヤ比について


ギヤ比(減速比、変速比とも)について語るには各ギヤのギヤ比とファイナルギヤのギヤ比(終減速比)を元にグラフの一つでも作れば凡その傾向(加速重視か最高速重視か)が分かります。グラフの傾きが直角に近い、または各ギヤの離れ具合が小さければ低速型の加速重視、グラフの傾きが平行に近い、または大きく離れていれば高速型の最高速重視という感じです。しかしこれだけだと傾向が分かるだけで速度までは分かりません。

各ギヤとファイナルギヤのギヤ比にエンジン回転数とタイヤ直径の要素を加えると、その回転数における速度が分かるようになり、エンジン回転数の上限を設定すると各ギヤでの最高速度が分かるようになります。このときの最高速度は実際にその車で出せるかどうかではないことに注意が必要です。

エンジンの回転数 毎分3000回転
1速のギヤ比 3.000
(入力側の1回転を出力側で1/3回転に減速)
3000rpm×1/3=1000rpm
ファイナルギヤのギヤ比 4.000
(入力側の1回転を出力側で1/4回転に減速)
1000rpm×1/4=250rpm
タイヤの回転数は毎分250回転
タイヤの直径が80.3cmの場合
80.3cm×3.14×250rpm/min=63025cm/min
1分間あたり63025cm進む
単位をメートルに直すと630.25m/min
1分間あたり63025m進む
時速を出すために60を掛けると
630.25m×60min=37815m/h
1時間あたり37815m進む
単位をキロメートルに直すと37.815km/h
時速37.185km
例えばエンジン回転数を毎分3000回転、1速ギヤのギヤ比を3.000、ファイナルギヤのギヤ比を4.000としたとき、まず1速ギヤが毎分3000回転を毎分1000回転まで減速し、次にファイナルギヤが毎分1000回転を毎分250回転まで減速してタイヤを毎分250回転させます。

この毎分250回転というのはタイヤの直径に係わらず、とにかく回転するものですから速度を決めるのはタイヤの直径であり円周が鍵を握っています。FJクルーザーに装着される265/70R17のタイヤを例にすると直径は80.3cm、80.3cmの円周は円周率を3.14とすると252.1cmなのでタイヤが1回転するごとに車は252.1cmだけ進みます。毎分250回転するということは1分間あたり63025cm、単位をメートルに直すと毎分630.25m、1時間あたりでは37815m、キロメートルに直すと37.815kmとなって時速37.815kmというわけです。

もっと小さなタイヤ、例えば同じギヤ比と回転数で145/80R12のタイヤ(直径53.7cm)を装着しているならタイヤ1回転で168.6cmだけ進み、毎分250回すると1分間あたり42150cm、メートルに直すと毎分421.5m、1時間あたりでは25290mとなって時速25.29kmになる、と。

また、表にあるように1速ギヤとファイナルギヤのギヤ比が1を超えている場合は減速されますが、逆に1より小さい場合は増速されます。例えばエンジン回転数を毎分3000回転、ファイナルギヤも4.000のままでギヤ比だけを3.000(1:1/3)から0.500(1:2/1)にすると、入力側の3000回転は出力側で6000回転に増速、ファイナルギヤで1/4に減速されてタイヤは毎分1500回転するようになります。

イラストを元に説明できればまどろっこしい説明など不要で理解も抜群に深まることでしょうが、残念なことに絵心というものがまるでないのでどうにもなりません。ちょこざいなテーブルを作るだけで精一杯です。

さて、巷に良くある一般的なギヤ比についてはこのくらいにして本題に入ります。FJクルーザーやジムニー、パジェロミニ、エスクードといった本格的なSUV、クロスカントリー車には通常の変速機(変速ギヤとファイナルギヤ)の他に副変速機というものが付いており、HiレンジとLoレンジを切り替えることでギヤ比を任意に高くしたり低くしたりできるようになっています。

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2011年01月29日

スピードメータの許容誤差について

三菱ミニカのレーシングカー作製妄想記のタイヤチョイス編を書いていて、どうせなら車検に適合する範囲内でタイヤサイズの変更をしたいと思いタイヤの選定を始めてみたものの、”車検に適合する範囲” というのがどうにも曖昧ではっきりしたことが分かりません。ならばと検索してみても、ある人は ”-25.0%〜0.0%(30.0〜40.0km/h)” と言い、またある人は ”-22.5%〜+6.0%(31.0〜42.4km/h)” と言いで一貫しておらず、これもまたはっきりしません。

サラッと検索してみた中で、最も情報が新しくて信憑性の高そうな意見が ”スピードメータが時速40kmを指すときに-22.5%〜+6.0%(31.0〜42.4km/h)の範囲” というものであり、一時はそれを基準にして記事を書いてきました。人を信じる心は尊いものであると理解しつつも、もし間違っていたときに過去の記事を全て書き直す手間隙を思うと寒気がしてきたので重い腰を上げて裏を取ってみることにしました。

さんざんネットの海を漂い、あまりの取り付く島のなさに途方に暮れて、「これは無理、もうどうにもならん」とさじを投げかけたところで国土交通省のサイトにある保安基準等(PDF閲覧注意)のページでそれっぽいものを発見したのがついさっきの話です。目的の情報に巡り逢えたから良かったものの、お役所の書式は小難しくて目が回ります。

まずは2006年12月31までに製造された車から。


2006年12月31日(平成18年12月31日)以前に製造された車両
第二二六条(※PDF閲覧注意)

10(V₁-6)/11≦V₂≦(100/90)V₁

V₁は自動車に備える速度計の指示速度
V₂は速度計試験機を用いて計測した速度
   ↓
10×(40-6)÷11≦V₂≦(100÷90)×40
   ↓
30.9≦V₂≦44.4
※ただし第五十四条(※PDF)により

40×0.85≦V₂≦40×1.10
   ↓
34.0≦V₂≦44.0
第二二六条では左記のようになっているものの、道路運送車両の保安基準第2章及び第3章の規則の適用関係の整理のため必要な事項を定める告示において、 ”第五十四条 平成十八年十二月三十一日以前に製作された自動車については、保安基準第四十六条第一項並びに細目告示第七十条、第百四十八条及び第二百二十六条の規定にかかわらず、速度計は、次の基準に適合する構造とすることができる。”とあるので、 ”正十五パーセント、負十パーセント以下であること。” が適用されるようです。

つまりスピードメータが実際の速度より15%速く表示、または10%遅く表示してもよい、言い換えると時速40kmを指すとき実際の速度が15%遅い、または10%速くてもよい、要するに検査ライン上で時速34.0km以上、時速44.0km以下であればよい、ということのようです。この辺は昔からのことなのでだいたい頭に入っています。

続いて2007年1月1日(平成19年1月1日)以降に製造された車のもの。

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2010年08月14日

2010年8月時点の1000km走行する際に燃料代が安く済む車 TOP100

パワーウェイトレシオTOP100の仲間です。660台分あるデータの中から少ない燃料代で1000kmを走行することができる車の上位100台を集めました。

10・15モード燃費があれば事足りるので本来なら必要のない比較表なのですが、かなり苦労して1000km走行するために必要な金額(¥/1000km)を算出する式を作ったので無理にでも使わないと自己満足度が高まりません。 確か燃料の違いによる金額の違いを知りたくて作ったんだったような・・?

1000kmを10・15モード燃費の数値で割って必要な燃料の量を出し、それに燃料1リットル当たりの金額をレギュラー140円、ハイオク150円、軽油120円として乗算しているのではなかったかと思います。

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