ギアボックスの仕組み：動力伝達とトルク変換のメカニズム
ギアボックスは、ある装置から別の装置へエネルギーを伝達する機械的手段で、トルクを増大させながら回転速度を低下させるために使用されます。トルクとは、固体材料の曲げやねじれによって生み出される力のこと。この用語は「トランスミッション（変速機）」とほぼ同義で使われます。
動力軸の接合点に位置し、回転方向を直角に変える役割も果たします（ロータリーモアやヘリコプターなどに見られます）。各ユニットは特定目的で設計され、必要な力レベルを提供するようギア比が決められます。この比は固定で、構築後に変更できません。事後的に可能なのは、軸速度を上げる代わりにトルクを低下させる調整のみです。
複数速度が必要な場合：トランスミッション
複数の速度が必要な状況では、複数ギアを持つトランスミッションを用いてトルクを増大させながら出力速度を低下させます。この設計は自動車のトランスミッションに典型的です。同じ原理で、出力速度を上げながらトルクを下げるオーバードライブギアを作ることもできます。
風力タービン：巨大なギアボックス
風力タービンは超大型ギアボックスの好例です。タービンは低回転・高トルクで回転し、トランスミッションがこれを発電機の高回転・低トルク回転に変換します。巨大なサイズと発電量のため、風力タービンは複数のギアと段数を持ち、タービン回転数が変動しても発電機が安定出力できるよう設計されています。
自動車のトランスミッション3タイプ
自動車にはオートマチック、マニュアル、無段変速（CVT）の3種類があります。マニュアルトランスミッション車がシンプルなギアボックスの最良例です。オートマチックとCVTでは、ギアボックスはクローズドシステムで、人的操作をほぼ必要としません。
マニュアルトランスミッションの2系統
マニュアルにはスライディングメッシュとコンスタントメッシュの2系統があります。スライディングメッシュはストレートカットのスパーギアを使用。ギアが自由回転し、ドライバーがエンジン回転数と路面速度を同期させてシフト操作を行います。タイミングがずれるとギア歯が衝突し、大きなガリガリ音が発生します。
コンスタントメッシュは、斜めにカットされたヘリカルギアまたはダブルヘリカルギアセットが常時噛み合っています。摩擦コーンやシンクロナイザーリングがギアに追加され、スムーズなシフトフィールを実現。このタイプはレーシングカーや農業機械に多く採用されます。
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