クロスドライブステアリングトランスミッション

M47パットンIIのトランスミッション、おそらくCD-850-4

クロスドライブ ステアリング トランスミッションは、精密でエネルギー効率の高いステアリングを実現するために 履帯車両で使用されるトランスミッションです。

次の主な部分から構成されます。

• 2つの同一の単段遊星歯車装置、
• 差分、​
• エンジンに接続された油圧ポンプ（車のオイルポンプに似ている）
• 油圧ポンプによって駆動される油圧モーター、
• 油圧制御バルブ。

差動ステアリング機構

ステアリングトランスミッションは、履帯車両のトランスミッションに必要な 2 つの機能、つまり、比較的一定のエンジン速度をさまざまな道路速度に連結するトランスミッションと、2つの出力シャフト (および履帯) を異なる速度で駆動して車両を操縦する ステアリングギアボックスを組み合わせたものです。

クロスドライブトランスミッションは、第二次世界大戦後、戦車が大型化・重量化していた時期に開発されました。初期のギアボックスでは、操舵用ブレーキの発熱量が大きな問題となっていました。戦車の重量が増加するにつれ、より効率的なシステムが求められました。これは、効率性（つまり、同じエンジンからより多くのパワーを引き出せること）だけでなく、操舵ブレーキの発熱や摩耗によって無駄に消費される電力を削減するためでもありました。

クロスドライブ・トランスミッションは、初期の制御差動式ステアリング・ギアボックスから発展しました。その革新性は、両側をクロスカップリングすることで、ギアボックスの低速側からの余剰動力を高速側に供給できるようにした点にあります。これにより、ブレーキによって消費される動力が削減され、高速道路での走行に利用可能な動力が増加しました。しかし、これを実現するには、両側のギア比を変える必要があったため、ほとんどのトランスミッションでは実現が困難でした。ほとんどのギアボックスは、固定ギアとクラッチによって単一のギア比しか提供しておらず、ステアリング半径は一定に制限されていました。^{[ i ]}

クロスドライブの革新的な点は、クロスシャフトにトルクコンバーターを採用した点です。 ^{[ 1 ]}これにより、左右のギア比を連続的に可変でき、より正確な操舵が可能になりました。また、トルクコンバーターは戦車設計に必要な高トルクを実現しやすく、重量とコストを削減できます。

クロスドライブトランスミッションは、当時使用されていたマニュアルトランスミッションの運転性も向上させました。マニュアルトランスミッションは重く、運転に疲労を伴い、運転者の熟練度と体力、そしてクラッチプレートの摩耗に伴う頻繁な調整を必要としました。プリセレクターギアボックスは運転操作を簡素化するために使用されていましたが、機械的な複雑さを犠牲にしていました。クロスドライブトランスミッションは、機械作動式の自動変速ギアボックスを提供し、ギア比の選択は手動、自動、また​​は事前選択から選択可能でした。ステアリング操作も軽量化され、1950年のT44貨物トラクターのCD-850-1トランスミッションで使用されていた、片手で操作できるジョイスティック、または「ウォブルスティック」の使用が可能になりました。 ^{[ 2 ]}

これらのトランスミッションの構造は、トランスミッションとステアリングギアボックスの機能を単一のケースに統合しました。これにより、全体の重量と容積が削減され、整備時間も短縮されました。この時期に開発された関連技術として、「パワーパック」コンセプトがあります。これは、エンジンとトランスミッションを一体型ユニットとして取り外せるというものです。サイズと複雑さが増すにつれて、整備時間は短くなりましたが、現場では移動式クレーンによる機械的なハンドリングが可能になりました。小さな部品を取り外すために、より多くの接続部を分解して再組み立てするよりも、大きなユニットを1つ交換する方が迅速かつ容易になりました。

X1100

クロスドライブトランスミッションの後継機であるアリソンX1100は、1970年代のアメリカの実験的な MBT-70戦車とXM1戦車^{[ 3 ]}に使用され、後にM1エイブラムスにも採用されました。このトランスミッションは、操舵クロスカップリングに異なる原理を採用しており、流体力学的トルクコンバーターの代わりに、油圧ポンプと油圧モーターを組み合わせた静油圧式を採用しています^{[ 4 ]}。

X1100はモジュラーシステムとして設計されており、ディーゼルからガスタービンまで、様々な動力源を搭載した車両に容易に適応できます。中央モジュールは駆動エンジンに合わせて調整され、外側のステアリングモジュールは車両の重量と速度に合わせて調整されます。^{[ 4 ]}

注記

1. このステアリング半径はギアボックスの比に応じて変化するため、高速旋回を行うには、事前に計画を立てて適切なギアにシフトするという複雑なプロセスが必要になる可能性があります。

参考文献

1. 「24：クロスドライブトランスミッション」。自動車の原理。米国陸軍省。1985年10月29日。TM-9-8000。
2. ジョン・F・ルースブルック（1950年3月）「新型陸軍トラクターは飛行機のように操縦可能」『ポピュラーサイエンス』 133～ 135頁 。
3. Schmidt, JW; Hadley, GL (1977年2月1日). 「XM1戦車用新型X1100オートマチックトランスミッション」 . SAE技術論文. SAE技術論文シリーズ. 1 (770339). doi : 10.4271/770339 .概要：X1100は、49～60トンクラス、時速40～50マイルで走行する車両向けに設計・開発された全自動変速機です。モジュラー設計を採用することで、1300～1500 GHPのディーゼルエンジンまたはタービンエンジンへの適用範囲が広く、現行のM60車両にも適合します。このオートマチックトランスミッションは、ピボットステア付き油圧式ステアリングシステム、4速レンジパック、一体型パワーブレーキ、高速後進機構を備えています。トルクコンバータは全ギアレンジでロックアップ可能で、最適なトランスミッション性能を提供します。
4. 「25: X1100シリーズ クロスドライブトランスミッション」.自動車の原理. 米国陸軍. 1985年10月29日. TM-9-8000.