ギア比の計算方法と減速比の設定方法

　それはともかく、ミッションの変速比を決定する時に重要なのは変速比と駆動力、変速比と車速との関係を正確につかむことだ。
　まず駆動力との関係は、次の公式を使って計算すればよい。　F＝駆動力
　T＝エンジンの最大トルク
　a＝ミッションの変速比
　b＝デフの減速比
　c＝伝達効率
　r＝タイヤの有効半径
　この式に出てくる伝達効率とはエンジンで発生した出力（動力）のうち何％が駆動力として利用されたかをみるもので、だいたい90％前後と考えればよい。
　この式でみると、ミッションの変速比の設定法がよくわかる。たとえば、エンジンの最大トルクが小さいクルマでは第1速のギア比を大きくとらないと充分な登坂能力を確保できない。
　クルマの駆動力は、ミッションの変速比だけでなく、タイヤの有効半径やデフの減速比でも変わってくるが、あらかじめ、これらのデータを決定してから、ミッションの変速比をいじくるのがオーソドックスなやり方だ。

　π＝3.14

　そこで、次のようなエンジンを搭載したクルマの変速比を、どのようにセットしたらよいかを考えてみよう。
　出力＝90PS/6000rpm
　最大トルク＝10kg-m/4000rpm
　タイヤの有効半径＝0.2m
　さて、クルマのスピードは、次の式で示される。
　r＝タイヤの有効半径
　n＝エンジン回転数（rpm）
　a＝ミッションの変速比
　b＝デフの減速比
　ここで2πrは、タイヤが1回転した時に走る距離（m）、60nは1時間当たりのエンジン回転数を示す。
　だから2πrに60nをかけた数字を最終減速比（オーバー・オール・レシオ、ミッションの変速比とデフの減速比をかけた数値で示す）で割り、さらにmをkmの単位に換算するために1000で割れば時速が計算できるわけだ。
　さて、クルマの最高速度を120km/hにしようとすればデフの減速比が決まってくる。なぜなら、ミッションの減速比はトップ・ギアの1.00、エンジン回転数は6000rpmだからだ。これらのデータを前の式に入れると、次のようになる。

b≒3.77

　こうして、最高速を120km/hにするにはデフの減速比を3.77にすればよい、ということがわかった。ただし、ここでは空気抵抗を無視している。
　デフの減速比が決まったら、次は第1速のギア比をセットしよう。たとえば、最大登坂能力を50％以上にするためには、少なくても550kgの駆動力が必要だから、次の式が成り立つ。

　このようにして、デフの減速比と第1速の変速比は、中学生でも簡単に設定できる。

〔車速の導き出し方〕

　2速と3速の変速比は、そのクルマの性格を大きく左右する。たとえば、3速の最高速度を80km/hくらいに抑えた変速比にするとなるほど市街地走行では3速の駆動力が大きく非常に使いやすいが高速道路上では問題が出てくる。たとえば、トップで100km/hの巡航走行をしている時に、シフト・ダウンして追い越しをかける場合を想定してみよう。
　3速にシフト・ダウンしたとたんに、エンジンがレッドゾーンを超えて、エンジン・ブレーキがかかるはずだ。これでは3速ギアの役目を果たせない。だから、トップ・ギアと3速ギアの間をもっとクローズドにして、3速でも110km/hくらいまで引っぱれるようにしたい。また、こうすれば高速走行時の加速性能もよくなる。
　今日のように高速道路網が発達した段階では、第3速をハイ・ギアードに設定するほうが賢明なようだ。
　第2速はクルマのトルク特性と第3速の変速比とのかね合いをみて設定すればよい、ということになる。たとえば、トルクの値があまり大きくないクルマでは、減速比を高くとると発進から加速へと移ってからのエンジンの吹け上がりが悪くなる。なぜなら駆動力が不足するからだ。

• 提供元：オートメカニック