4WD車はいつも4輪が駆動しているわけではない?

いろいろなタイプがある4WDシステム

スバル フォレスター

「4WD(フォー・ホイール・ドライブ)」「AWD(オール・ホイール・ドライブ)」「4×4(フォー・バイ・フォー)」など、いろいろな呼称がある四輪駆動車ですが、実はいろいろなタイプがあるのをご存じでしょうか?

まず4WDシステムは大きく2つに分けることができます。ひとつは「パートタイム4WD」、そしてもうひとつは「フルタイム4WD」という方式です。まず、パートタイム4WDについてお話していきましょう。

4WD車には「トランスファー」という駆動分配機がありますが(後述のフルタイム4WDの場合はセンターデフが兼用になる場合も)、パートタイム4WDはさらにその中に副変速機を持っています。エンジンから発生する駆動力は、プロペラシャフトなどによってこのトランスファーに入ります。通常の2WDの場合は、そのまま後輪軸へと伝えられ、FR(フロントシップ・リヤドライブ)として走ります。

トランスファーレバー(スイッチ)を「4WD-H」に入れると、副変速機内のギアがトランスミッションと等速のまま、後輪および前輪に駆動力が伝えられます。これで、四輪駆動の状態になるわけです。さらに「4WD-L」というモードに入れると、副変速機内のギアが大きな(低い)ものに変わり、より低速で大きな力が得られるようになるのです。

トランスミッションとトランスファーの関係は、自転車の前のギアと後ろのギアに少し似ています。ちなみに4WD-Lに入れると、グチャグチャの泥濘地や深い砂地、雪などを走ることができるようになったり、重いものを牽引したりすることができるようになります。パートタイム4WDの強みは、4WDにすると基本的には(スタックする条件外では)4輪が常時駆動ししていることです。

ちなみに、このシステムはトランスファーを4WDに手動でシフトした時だけ4輪が駆動するため“パートタイム”4WDと呼ばれているのです。このシステムを搭載する車種はどんどん減っており、日本で販売されている車種としてはスズキ・ジムニーやジープ・ラングラーなどです。

パートタイム4WDの弱点とは?

スズキ ジムニー XC

さて、パートタイム4WDには、ある弱点があります。前述の通り、トランスファーを4WDにシフトした時、前輪軸と後輪軸はプロペラシャフトという1本の軸でつながった直結状態になります。

クルマが曲がる時、左右輪に回転差(内輪差)が生まれますが、それでもスムーズに曲がることができます。これは駆動輪軸の上に、左右輪の回転差を吸収してくれる「ディファレンシャルギア(デフ)」があるからです。駆動輪は左右とも同じ回転数で回るため、このデフを使って、曲がる時にどうしても発生する左右輪の回転差を調整しているのです。

これと同じ現象が、パートタイム4WDの前後輪軸にも発生しています。1本の回転軸で繋がれている前後輪は、それぞれ同じ回転数で回っています。これが邪魔になるわけです。

前輪は曲がる時に、ハンドルと共に左右のどちらかに曲がっています。後輪はそのまままっすぐ前方を向いています。前輪は左右の回転差が発生するので回転数が少なくなるのに対して、後輪はそのままの回転数です。

前では止まろうとする力が働いているのに、後ろからは押そうとする。この力の差がどこでも吸収されず、プロペラシャフトがギクシャクとした動きになり、乾燥した舗装路などでは非常に曲がりづらく感じるのです。この現象を「タイトコーナーブレーキング現象」と言います。

オフロードではタイヤが多少スリップしているため、ほとんど気になりませんが、一般道では実に走りづらくなります。場合びよっては、転倒などの事故を引き起こす原因になるため、ジムニーなどの取り扱い説明書には「乾燥した舗装路では4WDを使わないように」という旨のことが書かれています。

タイトコーナーリングブレーキング現象や、2WD↔4WDのシフトチェンジの煩わしさを解消しているのが「フルタイム4WD」です。

実は“いつも4WD”じゃないフルタイム4WD

さて、フルタイム4WDは前後輪軸上のデフ以外に、前後輪の回転差を吸収するセンターデフが設けられています。これでタイトコーナーブレーキング現象が発生せず、スムーズに曲がることが可能になりました。また摩擦係数の高い道でも、突然スリップすることなくハイスピードで曲がることができるようになったのです。

さて、ひと口にフルタイム4WDと言っても、現代のクルマには様々なフルタイム4WDがあるのをご存じでしたでしょうか。まずその名の通り、いつも4輪に駆動トルクが伝わり動いている…というクルマがあります。これはオフロード4WDなどに多いのですが、昨今では非常に希有な存在なのです。

つまり、フルタイム4WDと言われているクルマのほとんどは、実は2WDで走っていることがほとんどです。これは常に4WDで走っていると燃費が悪くなるというのが、主な要因です。

フルタイム4WDの中にも、いろいろなタイプがあります。まずスタンバイ4WD、もしくはパッシブトルクスプリット4WDと呼ばれるシステムは、軽自動車やコンパクトカー、ミニバンなど乗用車に広く採用されていることが多いシステムです。

FFベースのものがほとんどで、通常は前輪のみが駆動していますが、前輪がスリップをするとデフの中の差動制限装置が働いて、ドライブシャフトとプロペラシャフトが直結状態になり、その結果、駆動トルクが後輪に伝わりる、つまり4WDになるわけです。4WDになるまで、多少のタイムラグがあるのが弱点です。

この弱点を解消しているのが、アクティブトルクスプリット4WDです。このシステムは前後輪の駆動状態や車両の挙動などを、各部のセンサーからの情報で判断し、前後輪の駆動トルクを電子制御で可変させるというものです。

車種によって配分率は違いますが、0:100(もしくは100:0)から50:50まで変わるクルマもあります。これにより4WDにありがちなアンダーステアリングも解消され、どんな路面状況でもドライバーは気にすることなく、快適安全に走ることができるようになりました。

4WDスポーツカーやSUVなどがアクティブトルクスプリットを採用していることがほとんとですが、昨今はこの4WDシステムに「トラクションコントロール」といった電子デバイスも組み合わされ、より安定した挙動を発揮するようになっています。

ちなみに4WDのEVやPHEVは、前輪に1個、後輪の1個のモーターを持つ構造がほとんどで、それぞれのモーターが電子制御で前後輪の駆動力を細かく変えています。そのためプロペラシャフトが必要でなくなり、軽量で、しかも駆動力のロスも少ないのです。

冬場は最強と言われがちな4WD車ですが、実はクルマのシステムによって多少の弱点があります。これを理解していないと、雪の多い駐車場などでスタックしたり、凍結路でスピンしてしまうということも少なくありません。愛車がどんな4WDなのかを理解しておくことは、実は大切なことです。

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