【鉄道教室】DD51形ディーゼル機関車のメカを解説【変速機の仕組み】
ฝัง
- เผยแพร่เมื่อ 29 ก.ย. 2022
- 鉄道車両である、
DD51形ディーゼル機関車のトランスミッションについて解説します。
電気式のDF50ややメキドロ式のDD54ともまた異なる、ホイト式とは？
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めかの:様
いつも私の好きなことばかり動画にしていただきありがとうございます。
お恥ずかしながら、私は物心がつくころにDD13、DD51やDE10に脳みそが異常なほど反応し、ついには動免持ちとなるくらいDLバカかもしれません。残念ながら一番乗務してみたかったDD51は叶いませんでしたが。
解説の中で仰っている、DW2の半クラッチについてですが、わざと被らせるように、その都度時間を変化させる制御は持っていません。各速のコンバーターの排油速度と、次に繋ぎたい充油が設計通りうまくいっていればいいですが、「排油が早いけど充油が遅い」→つまり、トルクが途切れるときもあり、設計上は半クラッチっぽくなるはずですが、現実には個体差が大きく感じます。そのためよく51や10などの動画で再力行の際にSL並の黒煙吹くシーンがありますが、調速機がよくオーバーシュートするためです(制御回路の凍結限時の影響も大きいですが)。
貴重なお話、ありがとうございます！
やはり理想と現実は違うんですね🤔
@@メカのロマンを探究する会 返信いただき恐縮です。
今はやりの言葉で言えば、幼少から「沼」にどっぷりはまってます。DW2のなかにはは、最高速度160キロをたたき出すレアなやつもおり、当時の技術陣には感服いたします。勝手にめかの:様に911機関車の動画を期待してしまっておる次第です。
アニメ 甲鉄城のカバネリの駿城という架空の蒸気機関車が登場するのですが、寸法やサイズを考察して欲しいです！
あと、分岐切り替えを蒸気機関車の内部から操作は実際可能なのでしょうか？？
跳ね橋の上げ下げや分岐ポイント等を車両スイッチで切り替えたり、蒸気圧だけで操作できたりする技術はありましたか？？
ターンテーブルは、蒸気機関で動作するものもあるとAbemaプライムで言ってました。
@@メカのロマンを探究する会 DF５０は電気式ディーゼルでしたのでDD51のトランスミッションとは全く別では
自動車のトランスミッションの解説動画は多いけど、機関車のトランスミッションを解説してるのはなかなかないのでめっちゃ楽しめました。ありがとう。
自動車と機関車の両方に精通してるからこその解説ですね
恐れ入りました
おお〜！めちゃくちゃ好きな機関車です！ありがとうございます！
低速側のトルコンが二つあるのは漠然と変速比？が違うのかなとは思っていましたが、正確にはトルク増幅の特性の違いによるものだったのですね。ようやく正確に理解できました。
トルコンってオイルを抜いてトルク伝達の制御が可能なことを初めて知りました。
車との対比も面白く、興味深い解説でした。
なによりDD51が懐かしくそれで引き込まれたのもあります。
いつも分かりやすい解説をしてくださり有難うございます。
貴重な解説、ありがとうございました。大変参考になりました。
断面図でトルコンが３つある理由が理解できました！ありがとうございます！！
非常に判りやすい解説ありがとうございます。参考になりました。
オートマチックトランスミッションのお陰でクラッチやギア操作から解放され、エンストせずスムーズに発進します。
教習所で苦労したクラッチギア操作や半クラ、坂道発進といった複雑な操作から解放され簡単に教習が進むようになった事。
女性ドライバーが進出しやすくなったのもATのお陰です。
トルコンの原理が初めて理解できた感じがします
変速時の充填具合のバランス設計とか凄そうです
ディーゼル機関車の話の中で車のホンダマチックの車の説明が出てくるとは思いませんでした😊
だけど高校卒業した時に買った最初の車が昭和52年製のプレリュード❤という車で、これが見事に3速ホンダマチックでした。
一速は「L」０〜60キロ、ニ速は「⭐️」０〜120キロ三速は「OD」0〜180キロとなかなか走りやすいトルクレンジでした😊
車両重量も約900ちょいで軽かったのもあるんでしょうね🥰
やはり軽さは動力性能にとっては命❤
素晴らしい動画ありがとうございます。機械工学科卒の学歴を職歴に全く活かせなかったかなしいおっさんなので、このような動画は生きる糧（大袈裟😅）になります。🎉🎉
フォイト式は、複雑な構成の液体変速機であり、変速比の異なる2つ以上のトルコンを並列に配置した構造です。
運転時は使用するギア段のトルコンにオイルを満たして動力伝達し、使用しない方はオイルを抜いて空回しさせることから充排油方式とも呼ばれる。
リスホルム・スミス式と異なり、直結段を持たないのと、大容量のトルコンが使えるため、大出力・大トルクの機関に適するが、構造が複雑でかつ大掛かりになるため、
ディーゼル機関車、超大型の重機向けの方式とされます。 こういう機械は興味があるから、すらすらと文書が書けた…。
ちなみに、DD54ディーゼル機関車で採用されたメキドロ式は、トルコンは1個で、4速の遊星歯車式変速機が付いているタイプです。
トルコンを介しながら、4段のギアを切り替えるため、クラッチ機構に衝撃を吸収する機構が設けられており、構造が複雑で、メンテナンスが大変な駆動系でした。
実際、メキドロ式の変速機は、変速時の衝撃に耐えきれず、クラッチ機構や遊星歯車が破損したり、推進軸が折れて脱線する事故も起きました。
つかぽん様
DD54のDW5は、遊星歯車は使用していません。歯車機構は、どちらかと言うと乗用車のマニュアル変速機に近い形の構成です。爪クラッチをシンクロさせる機械的機構を採用しています。
DE10もそうだけど、直結段がないんだよね。
「２つのトルコンを同時に半クラ状態」と聞いて先日のDCTの話に似てるな、と思ったらやっぱりそうだった。
鉄道については全く知識がないので興味深く見ました。そういえば、ホンダマチックは歯切れの良い変速をする、優れたATでしたね。
唯一日本で実用運用されているという意味で、デュアル・モード・ビークルに興味があります。公開情報が少なく、一瞬で動画が終わってしまいそうですが、一度は乗ってみたい乗り物です。
いつも楽しんで視聴させて貰ってます❣️
何せウプ主様と興味の対象がまる被りなモノで、特に今回のDD51の変速機構は、昔からトルコンである事迄で詳細な伝達機構が分からなかったから、大変有り難かったです。
可能なら世界レベルに追い付いたDD51のディーゼルエンジンの方もお願いしたいです〜
DD54に採用されたメキドロ式は、変速時のショックが大きくエンジンや推進軸の破損を招くことがあり、走行不能になったことや折れた推進軸が路盤に刺さったことが原因の転覆事故も発生しています。
まあ、ＤＦ５０あたりまではエンジンに海外技術が使用されていたので、エンジン自体がでかくて重いという問題があります
また、エンジンのシリンダーヘッドにバルブ機構をがあるので背が高く、車両に収めるためにはどうしても大型の箱型にする必要がありました
さらに本線用といっても軸重を１５トン以下に抑えないといけない亜幹線向けなので、さらに制約が加わっていました
おまけにこの当時の電気式は直流発電機で直流電動機を回す方式なので効率が悪く、さらにエンジンの回転数で発電量を変える制御方式（ワードレオナード式）なので、重量のわりに性能が低いという問題があった
ちなみに、現在はエレクトリック技術が格段に進歩しており、エンジンも小型軽量で高出力になっているので、電気式が主流になっています
これはエンジン出力が２０００馬力級になると、通常の液体式ではその負荷にミッションやシャフトが耐えられなくなるからです
最近は三相交流を発電して直流に変換し、ＶＶＶＦインバータで再度三相交流に変換して誘導電動機を駆動させています
その結果、ＤＦ２００は台車１基で、かつてのＤＦ５０をしのぐ出力となっています
トルコンって何となく理解してたつもりでしたが改めて勉強になりました。
Nice find as an addition, since I recently have bought 2 plastic building models of the DD51 (red and blue version) made by Aoshima (scale 1:45). Though my understanding of Japanese is not even at the start (just a few words and sentences), even so ありがとうございました.
き
とても参考になりました。面白いです。是非直流電気機関車の仕組みも解説お願いいたします!
DF200で電気式を採用したのは、電気機関車の技術を流用することで、製造/保守/運用面で電気機関車(や電車)と共通化ができるというメリットが大きかったからだそうですね(もちろん、エンジン周りの技術は別に必要ではあるけど、エンジンだけならば自動車や船舶なんかのエンジンの技術も利用できる訳で)。
そう考えると、うp主のおっしゃるとおり今後は液体式の新しい機関車の登場はほぼないでしょうね...。化石燃料を使うエンジンそのものが淘汰されようとしているという現状もありますから、環境負荷0の内燃機関が開発されない限り、新規に純エンジン動車の開発は厳しいかと(水素エンジンが量産されればワンチャンあるかも...って、それもDF200のエンジンを水素エンジンに置き換えるか、シリーズ型のハイブリッド機関車になるだけですな)。
ラフタークレーンや公道をゆっくり走るパワーショベルの走行装置もこれと似たような構造なのかな？速度が上がるとエンジン音？が切り替わる所がありますよね。
クレーン車はたぶんロックアップでござる
充排油式ではなく、構造的にはごく一般的な自動車用トルコンATだと思います。
乗用車と違う音なのは、ものすごくローギアード（低速寄りのギア比）であることと、パワーONシフト制御であることによると思われます。
走行用に使うエンジン自体あの巨体にもかかわらず3Lちょっとしかない排気量だそうで、トランスミッション自体が受け止めるトルクはたいしたことないのかもしれません。
ユンボって油圧モーターじゃないのかな？
@@pi9618
無限軌道（カタピラ）のは油圧モーターかと思いますが、ここで話題に出ているのは走行装置がゴムタイヤで舗装路を自走して移動できるタイプのものだと思います。
不整地のゲンバでは使いにくいのでかなりレアだと思います。
なるほど！ トルコンが３つあるホイト社式か。非常に興味深い動画でした。フルードの増減で変速機能に関与するって面白いが過ぎる。
いつも分かり易く、勉強になる動画をありがとうございます。
旧車
国鉄のDE10型の独特の形状が、子供心に焼き付いていました。
可能なら飛行管制システムや航空計器、特に対気速度のメカニズムが知りたいです。
よろしくお願いします。
機関車とかトランスミッションとか苦手でどちらかと言うと避けてきたけどこの動画は分かりやすかったです。特に流体のリベンジ！とか。
電気式ですけどもドイツ軍の有名なティーガー戦車。これの試作コンペにおいて、かのポルシェ博士が内燃機関で発電し電動モーターで駆動を得る方式で製作した車両が却下され、後にエレファント駆逐戦車となってクルスクでデビューした話がありますね。
とかくマッドサイエンティストとしての側面が取り沙汰されるポルシェ博士ですが、ドイツの科学力は世界一を裏付ける先進的な取り組みだったのかも、と見直しました。
エレファントやマウスで電気式を採用したのにはちゃんと理由が有り
IV号戦車以上の戦車だと機械式トランスミッションでは壊れやすく
又クラッチも重くなったり変速操作が煩雑になるなど操縦性能に問題が生じる
という理由です。
一応ティーガー以降の戦車にはシンクロメッシュなどを採用し、又きちんとしたマニュアルを整備する事で、
IV号戦車よりクソ弱いくせにIV号戦車より操縦が遥かに難しい
チハとは雲泥の差と言うべき動力性能はありましたが
それでもポルシェ博士が見抜いた通り、ティーガーシリーズもパンターもトランスミッションのトラブルが頻発（これが終戦まで長砲身Ⅳ号が主力だった理由）し、変速機が壊れて動けなくなった所をシャーマン５両に包囲されて破壊される、動けなくなってシャーマンファイアフライやスターリン戦車の餌食になる、というケースが頻発してます。
実際ミハエルヴィットマンの最後も
変速機トラブルで動けなくなったところをシャーマンファイアフライの１７ポンド砲で射抜かれた
ですからね。
ちなみにポルシェ方式が却下されたのは、この方式だと
１、内部容積をバカ喰いする事
２、戦略物資として貴重な銅の消費が莫大である事
が主な理由で
マウスで採用されたのは
上記２つの欠点より、機械式トランスミッションではもたない事と操縦性能からです。
深く感心しました。
機関車の電気式が、よく分かりました。電気式は、インバーターがなかったら、出来ない話ですね。
ホイト式の変速機よく分かりました、当時の技術者は大変な苦労をして、考えていたんだな、と思います。
今は電車は、新幹線も含めて、すべてインバーター制御の、恩恵ですね。
液体式ディーゼル機関車を作って使いこなしたドイツと曲がりなりにも作って使いこなした日本はＤＢ６０１エンジンやそのモンキーモデルを採用した点が共通してます。
液体式機関車で失敗したイギリスのマーリン系エンジンはＤＢ６０１系エンジンの特色である
液体継手を用いて過給機を作動させるシステムを採用してません。
またアメリカのパッカードマーリンも同じですし、高高度性能向上にはドイツ式に液体継手式過給機の全開高度を上げて過給機使用可能な幅を広げたり、マーリンエンジンみたいに過給機を二段装備する方法でも無く、排気タービン駆動をアメリカは用いてましたからね。
実は戦時中のこう言う面がディーゼル機関車開発には戦後現れてもいます。
ちなみに日本同様ＤＢ６０１系エンジンを採用した（但し日本のモンキーモデルとは違いオリジナル以上の性能だったと言われている）イタリアは戦前から電化が盛んでカルダン駆動電車もアメリカより早く実用化（実はカルダン継手自体イタリアで開発された）していた為あまり普及せず、初代TEEに採用された程度です。
電気機関車、ディーゼル機関車にソ連国鉄の画像が面白く感じます。
ロシアは未だディーゼル機関車のトルコン技術が未熟なため、サハリンに譲渡してやった気動車キハ５８の整備ができなかったのです。また当時、日本政府はキハ５８トルコンエンジンの譲渡に難色を示していたようです。
まあ、本線用液体式ディーゼル機関車のDD51の液体変速機はホイトタイプではあったが、液体継ぎ手のエレメントの位置は、ホイト社製のものとは全く異なっていた。全く日本独自のものだった。
なぜ本線用電気式ディーゼル機関車のDF50ではなく、DD51等の液体式でその後の増備がなされたのかは、この動画の説明どおりだが、このような液体式で本線用DLを増備した国は日本とドイツくらいしかなかった。
イギリスも一時、ドイツと提携して本線用で大型の液体式DL（1350PS✕2台）を採用したことがあるが、維持ができなくなってしまい早期に廃車にしている。イギリスですら本線用液体式DLを維持することが困難であった。
1000馬力以上に対応する液体変速機を実用化して使用するには、保守技術の高さが要求される。これができた国は日本とドイツぐらいしかなかった。
通常、液体式で他の国でも多く用いられているのは、「直結段」を内蔵する遊星ギヤを組み込んだ自動車のオートマチック車などに使われるタイプと同タイプのもので、鉄道界ではリスホルムスミス式と呼ばれるものである。電気式を除く世界の気動車のほとんどがこれである。
このタイプは「直結段」があるので動力伝達効率がよく、メンテナンスも簡単であるが、1000PS前後以上の出力には対応できない。世界的にも750PSくらいまでが限界である。
保守技術の高さが必用だった（JRの工場はこれを満たした）ホイトタイプ1エンジン車のDE10（1350PS✕1台）生産終了後も、私鉄では、国鉄時代にとっくに無くなったリスホルムスミス式であるDD13タイプ（1エンジンあたり500～600PS✕2台）のものが増備され続けた理由はここにある。
また、JR北海道のNN183系 550の水平対向12気筒30L 660PSエンジンが、国内の気動車の1エンジン車では最大である理由もここにある。
だから1000PS前後以上に対応する動力伝達装置は、ホイト式かメキドロ式、又は電気式しかない。
DLは世界のほとんどの国では電気式で増備された。アメリカの量産体制もあったものの、故障の少なさなどもその理由に挙げられる。特にメンテナンスに有利であった点が最大のメリットであった。
しかし、液体式DLが30年間にわたり生産されてきた貧弱な軸重しか許容できないローカル線の多い日本においても、90年代頃からDF200や近年のDD200の投入と電気式の方へと舵を切った。
技術力の進歩による機器類の高性能化、コンパクト化、高機能化、低価格化等によって、本来の電気式のメリットである堅牢さや動力伝達効率の良さ、メンテナンスの良さなどが顕在化してきたためであろう。
電気式は近年別の方向からも注目されてます。
それは
電化区間ではパンタグラフを搭載すれば電車として使えるので排気ガスやCO2抑制にもなります。
これは機械式や液体式には無いメリットです。
このメリットをフル活用したのがイギリスクラス８００型と日本のE001系です。
更に電気式はハイブリッド化も容易で、これもパンタグラフをポン載せすれば電化区間ではパンタグラフから集電しながら走行する事で燃費向上やCO2削減に繋がります。
私がＨＣ８５を失敗作だと断言するのは
パンタグラフをポン載せしておけば発揮できる電化区間での上記メリットを放棄している（逆にパンタグラフさえつけておけば世界水準の車両。但しエンジンはカミンズではカタログに載ってない旧型の上半分以上はコマツ製の「インチキカミンズ」）上に
発電ユニットもクラス８００式に床下ポン載せにし、不要な線区ではこれを外して純電車として増備すれば特急「ふじかわ」「伊那路」もこれで置き換え可能
と言うＪＲ東海車両最大の特色かつ利点である標準化を放棄しているからです。
@@user-yk7pt7xx2h さん
まあ、私もHC85が出たときは「なんじゃこりゃ？」なんて思いました。気動車の免許を持った運転手があまりいない、だのが理由になっていたことが新聞に載っていたりもしました。その他の理由もいまいちでした。エコのイメージを強調したかったところもあるようにも見受けられました。他の電車特急車両との整合性はあんまり考えていないようにも思えます（はっきりわからないですが。）。
イギリスのクラス800（800，802，810（801, 803は電気運転のみ））はUKの鉄道車両の実体、実情を総合的に考えてそうなったようです。UKの鉄道事情は、財政難であり、多くの車両が相当古いものでしたから。だから初めからプランがしやすかった。
しかしJR東海の考え方の特徴を見てみると、JR東海のエリアでは、まず、機関車をなるべく走らせたくない、できうるのなら気動車もなるべくやめにしたい、といった感じがいろんなところに出ています。「将来的に」、なるべく電車や、電車の車両との共通化を考えているようなところもあるようにも見うけられます。
@@user-xc8zx9fo8eさん
故にクラス800やJR東日本のE001みたいにバイモード式、更にハイブリッドと言う世界標準車にすべきでしたね。
東海道本線ではパンタグラフ上げて電車で走行、岐阜駅で停車中にパンタグラフ降ろしてハイブリッドディーゼル車として走行、すれば更に燃料節約や温暖化対策にもなったのですが。
ちなみにこれでも走行中にモードチェンジが可能なクラス800よりは後退してます。
またバイモードハイブリッド車にして更に発電ユニットをパワーパック式でポン載せ式にすれば将来発電ユニットを外して完全な電車にしてふじかわや伊那路の置き換え、更にはしらさぎへの投入も可能になりますし、バッテリーの性能向上が更に進めば発電ユニットをバッテリーに置き換えてもいいわけです。
面白い事に液体式機関車を実用化した日本とドイツは
フルカン継手式過給機装備のDB601とそのモンキーモデルハー40及びアツダを曲がりなりにも使いこなしてました。
イギリスのマーリンエンジンはこの過給機開発に最初失敗して高空性能は良くなかったのですが、過給機を二段装備して中間冷却器を装備する事で克服してます。
但し双方とも排気タービン式のアメリカ機より高空性能は劣ってましたけどね。
このDD51という機関車は面白い機構が多いの大きなトラブルもなく長い期間働けた希有な例。
・
運転室下の従台車だけエアサスになっていて、空気圧を変えることによって動軸の軸重を変えられる。
幹線では空気圧を下げて動軸の軸重を増やして牽引力を高めて、許容軸重の軽い支線では空気圧を高めて動軸の軸重を下げて入線する。
（DD51の1号機には付いていない。なぜなら1号機で問題が発覚して対処した結果だから）
2号機以降についたのは
三河島事故でD51の欠陥（かつて敦賀機関区が指摘した空転多発問題）が露呈した事もある。
実際DD51ー１は試運転で空転頻発させ、これは使い物にならないから、電気式のDF 93を量産化したほうが余程マシ
とさえ言われましたからね。
いつも興味深い動画投稿ありがとうございます。
ロケットエンジンについては解説は無いようなので、よろしければ作成Upお願いします。
トランスミッションかあ・・・確かに発電機と電動機のセットって変速機なんだなあ、と今更ながら気が付きました😅
車のトルコンは燃費向上のため、入出力の回転が一致したところでクラッチを接続して伝達ロスを無くす、ロックアップ機構が組み込まれています。
それ、ディーゼルカーの直結モードですね。
ホイト式ってフォイトシュナイダーペラのフォイト社のことだったんですね
流体に強い会社らしいシステムで納得です
トルコンっていう変速機が開発によって汽車も車もオートマチックトランスミッションが普及したんだよね。
よく解りました。
車のドラッグレース車（トップフューエル）のシフトもレバーを順番に倒して行くので、同じ構造かなぁ？
ドラッグレースもメカとして面白そうです。
既にコメントしておりますが、電気式、線路幅が同じ台湾ではアメリカ製電気式ディーゼル機関車を長く使っていましたね、
昨今迄セメント貨車の輸送に使われていますね、DF50は日本製ですが、アメリカ製の機関車は定格が違う様で結構無理が効くようですね。
あとアメリカ製の電気式はメンテナンスも廃線の様な場所へ持って行ってブルドーザー改造したような機械で持ち上げてモーター外しとか台車交換とかしてますね。
小さい頃からDD51大好きで、昔々のネット(インターネット以前)で知り合った国鉄の技術者の方にDD51の技術資料を少し見せて頂いた事がありました。
トルコンが複数あって、ギヤだけでなくトルコンで積極的に速度比率を変えているのか…でも変速はどうやってするんだこれは？…なんでトルコンにバルブが…トルコンのフルードを抜いたら切れる、入れたら繋がるって事？変速だけでなくクラッチも兼ねてるの？とはじめて知り、大変驚いたものでした。
しかし、変速時には複数の変速ルートに同時に動力を入力する事で連続して変速出来る、という特徴までは理解できていませんでした。変速時はなんとなくごまかす感じに繋がって行くのかと思っていました（コンピューター制御ではないし実際はスムーズに繋がらない事も有るとのコメントもあるようですが）。
とても楽しかったです。勉強になりました。ありがとうございます。
この3つのトルコンはどんなふうに並列に配置されてたんだろう
構造を見てみたい
英国へ行って郊外のディーゼルカーに乗ったときに、エンジン音が無段変速機のようにシームレスだったのでずっと疑問に思っていました(Class 165だった)。なるほど、この方式ならあまり伝達効率も悪くならなさそうですね！
DD51カッコいいですね。話は逸れますが。
DD51！職場の近くの駅で現役です。そういう構造なんですね。よくわかりました。
DD51のトルコンについての詳しい説明ありがとうございます。
私、DD13も草津駅でよく見ていました(草津駅で見たDLはDD51とDD13だけでした)が、トルコンも同じ機構で対応できる馬力が違うだけと思っていました。そうではないのですね。
以前、DD54のメキドロ式も解説いただいたのですが、ホイト式の方がずっとシンプルですね。印象として、故障も少なそうに思えます。
すみませんが、教えてほしいことがあります。
昔、DD51が牽引する客車によく乗ったのですが(古い普通車でした)、１速→２速、２速→３速の切り替え時、一旦エンジン出力を押さえ変速中にバスのようにブインブイーンとエンジン回転数を上げています。あたかもクラッチを切ってアクセルを離して踏んでというようなエンジンの音と排気ガスです。変速ショックもありました。10両編成の客車に乗っていても、変速時には一旦加速がなくなり変速後エンジンの回転数が徐々に上がり加速するのが分かりました。その時、路面の傾斜が関係しているのか、連結器がガチャンと音を出すこともありました。
これは運転の仕方によるものでしょうか、加速しながら変速してもこうなってしまうのでしょうか。電車やディーゼル動車のように運転席が見えるわけでもなく、運転されている所は見たことがありません。
解説を間違って解釈しているかも知れず、ややこしい質問で恐縮なのですが、教えていただけると嬉しいです。
トルコンの充由と排油はオーバーラップをするから動力伝達に切れ目がない。
と動画上（理論上も）言われていますが、実際は多少の伝達力変化があります。
排油スピードは一定ですが、充由スピードはトルコン油圧≒機関回転数に比例するので、低回転であるほど充由スピードが遅くなり変速動作の間は牽引力が下がる・・・前後動が発生することになります。
また、トルコンを変えたことで変速比が変化、つまり牽引力が変化するという部分もあります。
余談ですが、機関車のマスコン（アクセル）は気動車や自動車のように燃料噴射量を制御するものではなく機関回転数を制御するものです。
（最高最低調速機と全速調速機の違いになります）
エンジン音の変化は負荷変動に応じて機関自体で燃料のコントロールを行っているので運転士が変速の都度マスコンを扱っているわけではありません。
@@Tsufu_No.16
詳しい説明、ありがとうございました。
私が乗っていたのは連結器に隙間がある古い客車で、下り路面では少しの牽引力の変化が連結器の動きを通して大きく感じたのですね。登り基調の場合は変速時に少しファッとスピードの変化を感じる程度でした。この時代(1972-80?年頃)でもかなり自動化されていたんですね。
余談ですが、運転手さんによっては、ブレーキを緩めながらエンジンの回転を徐々に上げて出発時の衝撃を和らげている方もおられましたね。ギーッと言うブレーキが外れていく音を聞きながらゆっくり発車したものです。そういうのも面白いから先頭の客車に乗ってエンジン音等の機関車の様子もよく見たものです。
トラクターとか、農機具などに使われているHST機構の解説もみてみたいです。
MTは変速の時にアクセルを戻さないといけないとあるが、中谷シフト（アクセル踏みっぱでクラッチだけで変速）はどういう仕組みなんだろ？
DD51はV型12気筒のツインエンジンですね。
加えて各エンジンはツインターボ&ツインインタークーラー装備···漢のロマンですな(･ω･)y―┛~~~~ｳﾑ
子供の頃は、客車列車と言えばDD51牽引の旧型客車。
現在では、貨車以外でお目にかかることが少なくなった自動連結器だったので、発車時には恐ろしいほどの衝撃に襲われることがありました。
鉄道用トルコンのことがよくわかりました。
トルコン=トルクコンバータなので、フルカン継手のフルカンって何の略だろうと思って調べたらドイツの造船所の名前でした
昭和の液体式マルチプレイヤーDE10を電気式のDD200が取って変わろうとしている。パワーエレクトロニクスの進化のなせる技でしょうか
DF50形が出て来るとなると、電気式機関車、という駆動関係の違いが出てきますが、パワー不足というのは恐らく亜幹線用機関車の枠が条件として外れなかったから、
というのがあるでしょうか、線路規格が低いながら1000トン級の牽引を必要としていた当時、経済性から一両で賄いたいという思惑が先立った事からDD51に繋がった
と思われますが、アメリカを中心に映像にあるロシアも含めて電気式ディーゼルの方が一般的の様で一定の汎用性（定置発電機、船舶の動力）から普及しているようですね。
昭和50年頃の国鉄合理化の国会答弁とかにも欧米は電気式ディーゼルで汎用性が高く大量性生産から低コスト化できるのでは？というのがありましたが、日本の風土には対応
できないという回答だったかな。当時は今の様にインバーター制御なんて思想も言葉すら無かった時代ですからね、それに、当時国鉄の要求する機関車を製造したら巨大かつ
重い車両になりそうだし。
という事でトルコン解説ありがとうございました。
全国何処行っても見られた液体式も、技術の発展で電気式に置き換えられつつありますね。😅
自動車だとクラッチで行けるけど、鉄道の機関車となると、ギアが受けるトルク値が段違いなのでクラッチ板がすぐすり減ってしまうか、摩擦熱で使い物にならないですね。
そういった意味で液体の充填量を変化させてトルク比を変化させるのは理に適ってると思います。
そのうち自動車と同じく環境性能を考えて、ロックアップや直結などを行うようになりますかね？
5002は、WNI所有で、船橋港に在ります。
自動車の牽引はニュートラルに入れたらいいので。
「時代は繰り返す」って云いますが、今や内燃式鉄道車両は電気式が主流になりましたね！
何せ、電気式で今まで大変だった保守管理がめっちゃ、簡単になったのだとか・・・。
足回りは電車や機関車のパーツを最大限に用い、制御系はパッケージング化、エンジンと発電機はユニット化して、液体式の駆動系を無くす事で構造が簡略化できたのだとか・・・。JR発足後のDF200は、元々、搭載するエンジンを直接駆動するだけの駆動系が大型化しすぎて構築出来なかったという妥協の産物なのだそう。内燃鉄道車両の電気化は、ここから始まったといっても過言ではありませんね！
DF50はMAN社のエンジンでも1200馬力で、主電動機の合計出力も660kW≒897馬力です。
也算是柴油名機！ 🤩🤩🤩🤩🤩
アメリカではすべて電気式です。理由は何十連も連結した場合、協調運転が容易だから
電車は素人です。 てっきりディーゼル車って全部発電した電気で起動してるもんだと思ってました。 紹介されたディーゼル機関車､私が子供の頃よく見掛けました。 ディーゼルエンジンの出力を電気に変換しないでAT伝達してたんですね。 しかも車とはかなり仕組みが違うw しかしこの動画､Bf109とか液体フルカンとかを知ってるの前提な作りなのね(汗)www たまたま知ってたから良かったけどそれなりにハードル高いわwww
潜水艦の原子炉について解説をお願いします。
TH-camのオススメ動画として表示されました。
DD51が大好きな自称「乗り鉄」オヤジです。
メカに関しては余り考えた事が無かったので、
非常に興味深く拝見させて頂きました。
早速チャンネル登録をさせて頂きました。
これから過去動画を少しづつ拝見させて頂き、
判った気になりたいと思います。
直結段の無いトルクコンバーターですか。それじゃあ、ディーゼルエレクトリック（効率90％）よりも効率が低く（効率80％）なってしまうのも納得ですね。
因みに昔は発進・低速時は蒸気や圧縮空気で、速度が出てくるとディーゼルエンジンに切り替えて直接車輪を動かす機関車もありましたよ。
th-cam.com/video/G4OSrxKFIuA/w-d-xo.html
【迷列車で行こう】究極の変態エンジン - 蒸気ディーゼルハイブリッドエンジン機関車 -
初歩的、且つ素人の質問で恐縮ですが、自動車のトルコン、なかんずくロックアップ機能のあるタイプは鉄道車両で用いられるリスホルムスミス式、若しくはそれと類似の構造ということで宜しいのでしょうか、特にDW21型のような変速1段、直結多段形と同様に思えるのですが。
そうなりますね！
古い気動車のトランスミッションについては、具体的な構造が結構違いますが。
@@メカのロマンを探究する会 様
ご教示、有難うございます。自動車のトルコンについて調べたときに、様々な解説を読んでもなかなか理解が出来なくて、鉄道のリスホルムスミス式トルコンとはどう違うのか、常々？に思っておりました。自動車のトルコンに対してはリスホルムスミス式という言い方はしないようですね。また、TC2形やDF115形のような変速1段直結1段の原始的なリスホルムスミス式トルコンについては構造が簡単なこともあって大体理解しているのですが、爪クラッチを用い直結多段化された昨今のトルコンは複雑でよく分からなくて、ただ何となく自動車のトルコンと似た動作原理なのではと思った次第です。
電気式って、バッテリーなくしたシリーズハイブリッドに近い気がする？
“ホイト”はアルファベットだと“VOITH”と表記するので“フォイト”の方が原語に近い読みです。
昔からディーゼル機関車の変速は一体どうなっているのか、ずーっと疑問に思っていました。
とりあえず、エンストを防ぐためにトルコンの実装はされているはず、というところまでは思いつくのですが、
ディーゼル車の発進時に、車のATみたいにエンジン音からギアが変速されている様子が全く伺えません。
というか、変速によるエンジン音の変化がないので、ギアを変速していないか、無段変速かと思っていました。
でも機関車のような大トルクを無段変速できる仕組みがわからない。。。。
この動画を見て、やっと長年の疑問が解消しました。
まさか、複数のトルコンがあって、それを中の液体の量を変化させて変速しているとは
全く想像できなかった仕組みに驚きました。
DD51のボルト式トランスミッションの仕組みより、自動車のトルコンATの各ギア毎ににクラッチが付いてる事に驚きました。ここにクラッチがあったら、トルコンが不要な気もします。何をきっかけにクラッチが動作するのかが不明ですけど。
可変ピッチプロペラシステムにつて知りたいです。零戦はスロットルを変化させても回転数は変化せず、プロペラピッチと過給圧だけで制御していたと聞いた事があります。過給圧の可変範囲ってそんなに大きくないし、そんな事で上手くやれたのかいまひとつ納得いきません。子供頃からの疑問です。お願いします。
以下はDD51の制動(ブレーキ)に関する内容です。
車両増備の過程において「非重連」「半重連」「全重連」の何れもが製造されたDD51には特に用いられた用語ですが、DD13においても製造過程において同じく非重連、半重連、全重連が存在し、EF59等も改造途中から半重連から全重連の方式に切り替わっています。
2両連結の機関車の電動機や機関を制御する空気管やジャンパ詮(電線)さえ接続されていれば、動力(力行)の制御という点だけに着目すれば、もうこれだけで重連総括制御が可能になってきます。しかし実際には制動(ブレーキ)に関しても重連総括時の工夫があり、制動の総括制御があることが合わさってから初めて重連総括制御と呼ぶのが一般的でした。
無論、列車編成として自動ブレーキのブレーキ管(通称BP管、最も基本となる客車や貨車に連結器と共に装備された空気管によるブレーキ、原則として最後尾の車両まで引き通す)を補助機関車にも当然ながら引き通しますが、重連総括制御となる場合は機関車相互間にこのBP管以外にMR管(元空気溜め管)を引き通すのが通例でした。これにより列車編成全体に対する自動空気ブレーキの空気源として重連の2両連結の機関車の元空気溜めを合わせて一緒に使用可能で、それが先頭の機関車(前補機または本務機)の機関士による自弁操作で、先頭の機関車のブレーキ弁経由で全編成に給排気されることになります。
ただしこれだけだと次位の機関車(次補機または先頭が前補機連結時における本務機)は、その車両にかかるブレーキ動作という面ではあくまでもブレーキ管操作によりブレーキが動作する1車両ということになります。
これに対し、もう1つの管(釣合管(EQ管)または制御管(CP管))を接続することで、先頭に立つ機関車の機関士の操作で先頭機関車のみならず次位の機関車の単弁動作(機関車のみにブレーキをかける動作)がかかるようにすることが考慮されました。
単弁動作は本線支線を機関車のみで運転する場合や機関車のみで構内入換作業する場合は元より、機関車牽引の列車編成においても速度節制のために機関士がしばしば用いるテクニックでもあります。このBP管、MR管以外に更にもう1本の管を接続し、重連総括の機関車が共に単弁動作が可能な状態を「全重連型」といい、そこまで至らずの重連総括制御を「半重連型」と呼びます。
なお、JRに引き継がれたDD51は次位機関車の単弁動作が可能な「全重連型」のみで、量産先行1号機を含めた非重連型や半重連型は国鉄時代に全廃され、既に保存機を除いて現存しません。
補足として、釣合管を接続するのは電気機関車とDD51までの総括制御機能付きのディーゼル機関車(EL14系またはDL14系のブレーキシステム機関車)、制御管を接続するのはセルフラップブレーキ機能を持つDL15系ブレーキシステムの機関車(DE10やDE15のうち重連総括制御機能を装備した車両)です。
これらは機能や構造に差異があるため、例えばかつて石北本線で運用されたDE10とDD51を連結しての重連総括制御運転の場合はMR管だけの接続を行い、この場合は半重連相当までの機能となります。
更に言えば、国鉄電気機関車にはセルフラップ機能ブレーキを有する重連総括制御の機関車がないため、制御管(CP管)を接続する「全重連」は存在しません。
余談ながら構造上、単弁ブレーキの方が自弁ブレーキに比べ応答性が良いです。国鉄型機関車の単弁ブレーキは直通空気ブレーキ、自弁ブレーキは自動空気ブレーキを採用、JR型機関車の単弁ブレーキは電気指令式空気ブレーキ、自弁ブレーキはノッチハンドル式の自動空気ブレーキを採用しています。
キハ１８１に、DW2の簡易版、小型版を開発し積んでいれば、勾配でエンジン、トルコン共、効率の良い回転域を使えて故障も少なかったろうに。
直結段が無くても高効率なら、変速ショックとは無縁で、乗り心地の面でも有利になったと思う。
キハ181系は設計トップの自己満だけで作ったから、変速機だけ替えてもどうにもならない。
多発する故障に対する対応があまりにも酷いので、国鉄本社はこの設計トップを飛ばして、何の関係もない北海道にいた人を後始末の担当にしたほどだから。
@@user-wz7vp9cs2v さん
それ以上にキハ１８１は本来出来上がった車両の最適用途とは真逆の使用方法でしたからね。
キハ１８１は冷却方式（表面冷却方式の鉄道版）と冷却器搭載位置、ギア比の関係から
特急「こだま」や「しおじ」、「有明」熊本以北の更なるスピードアップに充当する事しか出来ない
つまり東海道本線や山陽本線、鹿児島本線熊本以北など比較的平坦でトンネルの少ないな線区で４８５系以上の高速で走行する時のみ真価を発揮出来る構造です。
特急「つばさ」運用でキハ１８１系が真価を発揮したのは東北本線部分のみで
奥羽本線はそもそもキハ１８１系には一番不向きな線区。
上野ー秋田間を特急で結ぶなら、福島以北奥羽本線経由ではなく
東北本線ー北上線ルートで結ぶ、特急「あおば」を上野延長して走らせるべきでしたね。
実は東北山地横断ルート中、北上線ルートは勾配が比較的緩く、軌道強化もされているので勾配に弱いキハ１８１系が真価を発揮出来るルートです。
@@user-yk7pt7xx2h さんへ
「設計トップの自己満足だけで作った」という印象を持ってるのは
投入する路線の特徴を考えずに高速運転する方向に性能を振ったことと
鉄道ピクトリアル2008年8月号に載っていた、後始末を担当した人のインタビューを読んだからです。
ただ、当時のつばさが北上線経由だったら？と想像するとすごいことになりそうですね。
しなのだけがエンジントラブルを多発することになり、車輌配置が名古屋から長野に移管されたり（381系は新製当初は実際に長野に配置された）
つばさのトラブルの応急処置のために東北各地の気動車基地から応援に駆り出されることがなく、同じエンジンを使ってるという理由で東北地区で投入を拒否したキハ65は大量に投入され、トイレ付き仕様の別番台が登場したかもしれないです。
伝達効率でいえばトルコンより直結の方が言うまでもなく良いのです。
トルコンで回転の滑りとなる分のエネルギーは熱に変換されてしまうので、結局は冷却の問題に直面します。
大きなトルコンとそれを冷却できる放熱機構を搭載するスペースがある機関車だからこその構成だったとも言えます。
トルクコンバーターのフルードって封入されてると思ってた。
まさか出し入れ出来るとは‼
DF50はたぶん搭載発電機とモーター出力が当時は駄目だったんじゃないかなって思ってた。
今は大電流の制御技術の確立と高出力小型モーターの開発生産で電気式がイケる様になったんじゃって思ってたら当たらずとも遠からずな感じだったようで。
日産e-Powerは自動車版の電気式でしょう。
いやぁ、深く知ることができました(^^)
ってなことで思ったんですけど、八高線などで使われる「キハ１１０系」とＤＤ５１の駆動系統も違うということでしょうか？
たまに乗りたくて八高線の高麗川と高崎の間を乗車するんですけど、変速ショックがバッチリあるので（あ、もちろんそれも楽しみで乗ってるので車両に対しての文句じゃないです。 むしろ、無くなって欲しくない(笑)）、機構的には違うということなんでしょうか？
しかし、開発当時は最新鋭で素晴らしい基軸であったんでしょうね
技術進歩でＤＦ２００やＤＤ２００やＤＨ３００に置き換わっていくのは仕方ないんだろうけど、今までの日本を支えてきたＤＤ５１やＤＥ１０が消えていくのも寂しいですね
やはり３ＶＦインバーター制御には勝てん🙄
DD51は好きな機関車でしたがね〜🤔
とても好奇心が満たされる動画でびっくりしています。そこで、①日産の圧縮比を変化させることができるエンジンの説明をリクエストします。②ホンダの気筒休止エンジンの説明をリクエストします。③5バルブエンジンが普及しなかった理由の説明をリクエストします。④トヨタメガクルーザーに装備されていた、走行中にタイヤの空気圧を車内から変化させることのできるメカの説明をリクエストします。
パッと思い付いたディーゼル機関車が「DF200」で、ごめんなさい
液体式は電気式より軽い。
八高線のとある駅前に住んでいますが
鉄撮りさん達がDD51を撮りに来ていて
何が珍しいのか？と思ってたら、
よく調べたら
もうこの機関車も
既に希少種なんですね
蒸気機関車大好き野郎たちから死ねとか平気で言われていたって後から知って、驚きでしたよ。
DF50のエンジンは確かドイツのマイバッハ製でしたね!今のメルセデスのフラッグシップモデルを製作しているメーカーですね❗
こんな大トルクで滑らせたら作動油熱でだめになりそう
大重量の車両を動かすにはエンジンよりもトランスミッションの開発が困難であり、
戦前の重戦車 フランスの2Cとかドイツの重駆逐戦車エレファント
（ポルシェの創始者フェルジナンドポルシェが設計）
等はガソリンエンジンで発電して電気モーターで走行していたが、
当時の技術では効率が悪く、低速（ただ操縦は容易）歩兵にも追いつかれたとか
ドイツ軍自慢の重戦車タイガーやパンツァーは変速機の故障だらけ
防御力はあるが、敵に撃破されるよりも故障で自滅の方が多い
現在の陸上自衛隊１０式戦車 CVTで後退でも70Km/h出せるそうな
極秘だろうが解説して欲しいものですな
戦車は前面の装甲鈑が厚いので、エビの如くバックして逃げるのがセオリー
ヴィットマンの最後も
ティーガーの変速機が故障して動けなくなったところをシャーマンファイアフライの１７ポンド砲で射抜かれた
ですからね。
電車、電気機関車のVVVFインバータ制御は、元々西ドイツで
1.西ドイツの精緻で軽量な液体式機関車は、重いけれど整備しやすい米国の電気式機関車に押されて、海外に売れない。
2.軽量な液体式機関車の需要がある日本は、ライセンス生産も含めて自作するので、売れない。
3.交流発電機・交流モーターを使った軽くて整備しやすい電気式機関車を作ろう。
という考えから始まりました。
電車電気機関車や、ディードル気動車や機関車に早急に入れ替えたは良いんだけどさ、パワー不足気味でハイパワーなのが求められてたのね。トランスミッションの開発に苦労した?、安くて軽く、しかも少食に済ませられる、聞いた感じではＡＴな様だが、ＭＴじゃ無いらしいんだけどさ、それも結構な昔らしいんだが、黎明期だったかなぁ、苦労したのも分かるんだけどさ、そんな機関車もそろそろ、世代交代が近づいてるかしら?、
実はＤＤ５１の変速機開発には戦時中川崎重工（川崎航空機）が三式戦闘機「飛燕」用のハー４０エンジンで大しくじりをやらかし
出来上がった機体は隼や零戦にも、下手したら９７式戦闘機にさえ劣るぴえん。・゜・(ノД`)・゜・。な状態になってしまった苦い経験が大いに活かされてます。
中途半端に金星エンジンで成功した三菱重工が自社の技術力が発展途上国レベルなのを忘れてより高級なメキドロ式に手を出して大しくじりやらかした（ＤＤ５４）のとは雲泥の差です。
ハー４０は過給器駆動に流体継手を採用して無段変速式過給器として高高度性能はＢー２９の飛行する高度１００００メートルでも一応機動は出来る（他の日本機はそこまで到達すら出来ない）レベルでしたが
これは普通の部品が潤沢にあれば機能するものの
袖の下に覆われた不良品ばっかりでしたので、こいつの調整には死ぬ程苦労し、
「整備の神様」刈谷中尉をして
ハー１０９やハー４５も整備には苦労するが
ハー４０は私でも無理
と言って高高度性能が多少低下しても三式戦より四式戦「疾風」の方がまだマシ
と戦隊長に上申した位です。
｢ギア(ヤ)ボックス｣と｢トランスミッション｣とも｢変速機｣です。イギリス英語は｢ギアボックス｣を使うのが多く、アメリカ英語は｢トランスミッション｣のほうがほとんどです。国による言い方の違いです。ちなみに、前輪駆動のミッションは｢トランスアクスル｣といいます。
トルクコンバーターの説明は多少違和感が感じますが、自分もうろ覚えで、はっきりは伝えかねます。🙈少なくとも内部の油は0にならないと思います。なぜなら、車のATの修理を見たことがあって、取り出すときも、戻すときも中には半分ぐらいはあります。
そして、ちょっと前の車のスペック表に「1段2相3要素」みたいな記述がありますが、当時調べたところ、「要素を増えれば性能がUP」みたいなことがあります。仮にトルコンを採用しても、3つも使うことはたぶんないと思います。だから、昔のものはいつもロマンがあるではないでしょうか。😄
横槍のような返信お詫びいたします。
DW2や6など内部は排油すると、各コンバーターは、空っぽになります(カラカラに乾燥するような意味ではありません)なぜなら、ノッチオフの状態で加速しては困りますし、例えば2速の力行中に1速や3速コンバーターに残った油が損失となり、発熱してしまいます。そのため、充油の選択されていないコンバーターは、排油弁という弁が常に開いていて(充油選択されているコンバーターは、閉じ)、充油されていない変速機内部は、オイルパンに排出されています。厳密には「空気」という流体があるため、まさに動画の中にあるように扇風機と同じで出力側が僅かにトルクを受けています。
あと、変速機の要素ですが、一つの変速機にポンプ羽は文字通り一つですが、案内羽やタービン羽は複数あるタイプもあります。気動車のDF115や、TC2などです。一段形より低速での高トルク変換が可能ですが、速度が高くなるに連れ、多段が仇となり発熱ばかりして、加速しなくなるタイプです。(ここで言う段とは、タービン羽の個数、要素とは、ポンプ羽+案内羽+タービン羽の合計の数のことです。)
無煙化で叩いてたジジイ、冷えてるか〜？
こんにちは
はえーこれがホイト・ウィルヘルムかー
15:07 自動車にもトランスミッションをタイヤから切り離す機構はありますよ
ニュートラルとかNポジションって聞いたことはありませんか
ニュートラルはトランスミッション内部で切り離しを行うため、別物かと🤔
ニュートラルはトランスミッション内部の話であり、トランスミッションはタイヤに接続されたままなのでロスが大きいです。
めかの氏の解説では逆転機はトランスミッション自体を切り離せるということで、それだと大きくロスが削減できます。
自動車でのNレンジ走行(非常時牽引)は、単にギアを接続していないというだけで、出力軸と変速機構が完全に切り離されているわけではなく、幾つかのギヤや湿式クラッチなどが空回りしています。
AT車のエンジンを停止させるとオイルポンプも止まってしまい、摺動部の潤滑はその場に残っていた分のフルードだけで賄う事になり、いずれ潤滑不良を起こします。
MT車は、ケース内に溜まっているギヤオイルを下側のギアが直接跳ね上げる構造なのでまだマシですが、ギヤの配置によっては肝心のシャフトが止まったエンジンと固定される場合も有るので要注意です。
ガラパゴス化の典型的な一つですね（笑）
海外は早くから流体式は見限って電気式へと猛進したのに
日本はモーターの技術も未熟ゆえに液体式へと…
独自性が際立ってめちゃ面白い♪
僕が小学生のとき買ったNゲージの機関車はDD13でした
凸型ディーゼルはやっぱロマンです
最近DD51とタキ1000揃えて石油緊急輸送列車再現して遊んでます（笑）
ただまあ東海道線専用とかで電気式の作ってもよかったんじゃないかなあ？
海外に対して技術的に遅れたのはあるよね
ピタットハウスに手付金を横領されて困ってます。
「ほいと」って方言では『乞食』って意味だから、
ホイト式は、乞食式トランスミッションって意味なんだよ♪