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常時噛み合い式５速変速機の例 |
◆ギヤチェンジ
チェンジペダルを踏むと変速していくけど、エンジンの中でギヤはどんな動きをしているんでしょう？
バイクの変速機は「常時噛み合い式変速機」と言われているけど、どんなメカニズムでしょう？
常時噛み合い式５速変速機の例
・常時噛み合い式変速機
その名の通り、ギヤは常に噛み合って回転しています。では、ギヤ比が違うのに何組ものギヤが常に噛み合っ
て回っているって、変だと思いませんか。そう、ドッグミッションなんです。
ギヤには
１．シャフトと一体になって回転するギヤ（１Ｐ、２Ｐ）
２．シャフトにスプライン嵌合しシャフトと一体になって回転しつつ左右に動くギヤ（３Ｐ、４Ｗ、５Ｗ）
３．シャフト上で回転するが左右に動かないように固定されたギヤ（４Ｐ、５Ｐ、１Ｗ、２Ｗ、３Ｗ）
の３種類あります。
これらがドライブシャフトとドリブンシャフトに、各一対となって５速なら５組、６速なら６組付いています。
各ギヤの側面にはドッグと呼ばれる凹凸があり、これを噛み合わせて動力を伝達しす。この噛み合う場所を
変更するのがシフト機構です。（シフト機構については別の機会に）
・ギヤの動き
２速から３速へ変速する際を例に説明します。
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ドッグの噛み合い |
２速の時、ドリブンシャフト上の５Ｗギヤが２Ｗ側に動いていて２Ｗギヤとドッグが噛み合っています。（黄矢印
の箇所）
３速へシフトアップする時、５Ｗギヤが右に動いて２Ｗギヤとのドッグの噛み合いを外し、さらに右に動いて３Ｗ
ギヤのドッグと噛み合います。 （青矢印の箇所）
３速から４速の時は、５Ｗギヤが左に動いて３Ｗギヤとのドッグの噛み合いを外し、次に３Ｐギヤが右に動いて４
Ｐギヤのドッグと噛み合います。
概ね、ドックの噛み合い代は４mm ドッグ間の隙間は１．５mm位ですから左右に移動するギヤはドッグを外すた
めに５．５mm、噛み合うために５．５mm 動きます。
さて、２速から３速へ変速するときに５Ｗギヤのドッグは３Ｗギヤのドッグに飛び込んでいくわけですが、 ５Ｗ
ギヤは何回転で廻っているのでしょう？相手の３Ｗギヤは？
・ギヤの周速
各ギヤの回転数を知るには、１次減速比が判らないと計算できません。
そこで実際の１次減速比を見るとヤマハのYZ85の場合「3.611」、同じくDRAG STAR 1100は「1.659」・・・と、車
種によってマチマチです。（といってもそれぞれ理由があって決まってますが、それを書き出すと、長くなってしま
うので今回は割愛します）
ココでは計算を簡単にするため１次減速比を「３．０００」とし、エンジン回転数が「３０００rpm」の時に、２
速から３速へシフトアップする時を考えることにします。
１次減速比が３．０００ですからエンジン回転数３０００rpmの時、ドライブシャフトは１０００rpmで回転していま
す。
ドライブシャフトと一体になって回転しているギヤは、１Ｐ ２Ｐ ３Ｐです。一方、ドリブンシャフトと一体にな
って廻っているのは、４Ｗ ５Ｗです。今、２速ですから５Ｗのドッグが２Ｗのドッグと噛み合いエンジンの回転は
、１次減速ギヤからドライブシャフト→２Ｐ→２Ｗ→５Ｗ→ドリブンシャフトへ伝わり、２速ギヤで減速された回転
数で回っています。
ここから先は、ギヤ比を決めないと計算できません。別のページで述べたようにギヤ比は千差万別、種々雑多、十
人十色、、、。そこで計算しやすいように架空のギヤ比として「2.5/2.0/1.8/1.2/1.0」の５速ミッションで計算しま
す。
因みに、実際のバイクのギヤ比は、以下のようになっています。
YZ85の変速比は「2.454/1.882/1.529/1.294/1.130/1.000」
DragStar11の変速比は「2.352／1.666／1.285／1.032／0.852」
BMW R100RSの変速比は「4.400／2.860／2.070／1.670／1.500」
ドライブシャフトは１０００rpmで回転してるので、２速ギヤで減速されたドリブンシャフトは５００rpmで廻って
います。
この時の各シャフトと各ギヤの回転数をまとめてみると
ドライブシャフト：１０００rpm ドリブンシャフト：５００rpm
１Ｐ：１０００rpm（ドライブシャフトと一体） １Ｗ：４００rpm（１Ｐで回されている）
２Ｐ：１０００rpm（ドライブシャフトと一体） ２Ｗ：５００rpm（２Ｐで回されている）
３Ｐ：１０００rpm（ドライブシャフトと一体） ３Ｗ：５５５rpm（３Ｐで回されている）
４Ｐ： ６００rpm（４Ｗで回されている） ４Ｗ：５００rpm（ドリブンシャフトと一体）
５Ｐ： ５００rpm（４Ｗで回されている） ５Ｗ：５００rpm（ドリブンシャフトと一体）
“さて、２速から３速へ変速するときに５Ｗギヤのドッグは３Ｗギヤのドッグに飛び込んでいくわけで
すが、５Ｗギヤは何回転で廻っているのでしょう？ 相手の３Ｗギヤは？”
の答えが出ました。
「２速から３速へ変速するとき、５Ｗギヤは５００rpm ３Ｗギヤは５５５rpmで廻っています。」
相対回転数は５５rpmの差があるわけです。
前段で「ドックの噛み合い代は４mm ドッグ間の隙間は１．５mm位ですから左右に移動するギヤはドッグの噛み合
いを外すために５．５mm、噛み合うために５．５mm 動きます。」と書きましたが、 ５５rpmの差があってドッグが
完全に噛み合うには、５Ｗギヤは１１mmの距離をどんなスピードで動けば良いのでしょうか？
余談：ドッグの種類
丸雌ドッグの例
角雄ドッグの例
・形状から・・・角ドッグ 丸ドッグ 雄ドッグ 雌ドッグ 歯面ドッグ
・ドッグ数から・・・３ドッグ ４ドッグ ６ドッグ・・・
・ドッグの噛み合い面から・・・逆テーパドッグ
シフトアップの前半では、５Ｗは２Ｗとのドッグの噛み合いを外し、ニュートラル状態を経て、後半は３Ｗのドッ
グに飛び込んでいきます。前半の、ドッグの噛み合いを外すための動きはさして難しいことはないでしょう。トル
クがかかっている場合は、ドッグの噛み合い面の摩擦力に打ち勝って、滑って抜かなければならないが、スロット
ルを戻すかクラッチを切ってトルクがかからないようにすれば簡単に抜けます。
問題は後半の３Ｗのドッグに飛び込んで噛み合うところです。
５Ｗと３Ｗとの相対回転数が５５rpmでしたから１分間に５５回転、角度にすると「５５回転×３６０度＝１９８
００度」１秒間に直すと「３３０度」の速さで回転していることになります。
５Ｗの雄ドッグの角度を３０度、３Ｗの雌ドッグの角度を４５度とすると、遊びは１５度ということになり、この
１５度回転する時間（0.045秒）に４mm移動しなくてはならないことのなります。つまり秒速88mmで動かなけれ
ばなりません。
でも、これはドッグ同士の位置関係一番条件の良いときの話なんですよね。
実際には、ドッグ同士が突き当たってぶつかったり、ドッグの角の面取り（0.3〜0.5）同士でハネられたりしてい
るんです。
古くからライダーの間で言われているテクニックの一つに「ノークラッチ・ギヤチェンジ」というのがありま
す。
百分の一秒を争うレーサでは必要なテクニックの一つですが、このテクニック、ひとつ間違うと「ドッグナメ」
というトラブルに繋がる危険と隣り合わせの「技」です。
・ドッグの遊び
大きければギヤの入りに有利となるが、アクセルのオンーオフでギクシャクが出ちゃうし、小さいと入りにく
くなってタッチが悪くなる。
どれぐらいの遊びがあるか、は自分のバイクで確かめることが出来る。ギヤを入れてタイヤを回してみると直
ぐに判る。同様に、どれくらい入りにくいかも。チェンジペダルを押し下げたままタイヤを廻していくと、ある
位置で「スコン！」と入るが、それまでの間ドッグが突き当たっているのです。Ｒ１００ＲＳの場合
上で紹介したミッションとギヤ配列が異なります。上の例は左から「２−５−３−４−１」の順に並んでいま
すが、Ｒ１００ＲＳは左から「５−３−２−４−１」の順に並んでいます。
上と同様に、２速から３速に変速する場合のギヤの動きはどうなるのでしょう。
各変速時のギヤの位置を図解すると下図のようになります。
赤色のギヤは、常に入・出力軸と一体で回転
しており、シフトフォークのついているギヤ
は左右にスライドする。
４Ｗがスライドし１Ｗのドッグと噛み合う。
青色の線は動力（トルク）の伝達経路。
（以下同じ）
１Ｗと噛み合っていた４Ｗがスライドし２Ｗ
のドッグと噛み合う。
２Ｗと噛み合っていた４Ｗが中間位置に戻っ
た後、２Ｐがスライドし３Ｐのドッグと噛み
合う。
３Ｐと噛み合っていた２Ｐがスライドし４Ｐ
のドッグと噛み合う。
４Ｐと噛み合っていた２Ｐが中間位置に戻っ
た後、３Ｗがスライドし５Ｗのドッグと噛み
合う。
２速から３速へ変速するとき、上の例では５Ｗだけが動いていましたが、Ｒ１００ＲＳの場合は、４Ｗと２Ｐの
二つのギヤが動きます。
このように、同じ５速でもギヤ配列により動くギヤは異なります。
