四輪駆動

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近代的な四輪駆動車の先駆けとなったジープ (Bantam BRC40)

四輪駆動(よんりんくどう)とは、自動車などの駆動方法の一種である。4つある車輪すべてに駆動力を伝えて駆動輪として用いる方法のこと。

呼称[編集]

このようなタイヤを5つ以上持つ車の場合、AWDと呼ばれる

四輪駆動の自動車は日本語では四輪駆動車(よんりんくどうしゃ)、略称して四駆(よんく)と称される。英語ではfour-wheel driveの略で4WD、またはall-wheel drive(総輪駆動、全輪駆動とも) の略でAWD、特に欧州では四輪のうち四輪とも駆動輪という意味で4x4( four-by-four、フォーバイフォー)とも呼ばれる。

一般的なタイヤを4つ備えた自動車を語る場合「4WD」と「AWD」は同義と捉えて問題ないが、5輪以上を装備するトラックなどの自動車では異義語となる。例えば6輪の自動車の場合は「4WD」は欧州流の表記で6x4、「AWD」は6x6とそれぞれ表される。なおアメリカ国内にかつて「Four Wheel Drive英語版」社が存在し、商標登録されていたことから、海外では「4WD」は避けられる傾向にある。

日本語において「四駆」、「4x4」、「4WD」などの語は、現代でいうクロスカントリー車やSUVといったカテゴリを指す俗称として定着していた時期がある。この場合は4WDは車種の区別、AWDは駆動メカニズムの区別となり、言葉としては比較できない全く違う概念となる。

概要[編集]

自動車に四輪駆動を採用する目的は大きく分けて2つある。

  • 立往生の発生しやすい雪道や泥濘地などの悪路を走破するため。
  • ハイパワーエンジンの強大なトルクをより路面に伝えるため。

一般的な乗用車や商用車、軍用車、土木・建築用機械などは前者の理由である。日本には、豪雪地域に人口の密な地域が存在し、雪質も湿っていて重いため、四輪駆動の需要が存在する。メーカーは四輪駆動を、セダン、およびミニバン小型車軽乗用車など広く設定し、積雪地(寒冷地)向けの需要を満たしている。一方、海外では降雪量の多い地域に主要都市は少なく、雪質は乾燥してサラサラしている上、平坦な道の移動が多い。また北欧ではスパイクタイヤが認可されており、4WD車の需要は日本に比べ限定的である[1]

四輪駆動を採用する2つ目の理由、スポーツ性を重視した高出力な車種に搭載される場合も近年増えてきている。アウディクワトロで世に問い、他のメーカーが追従し、現在の日産・GT-Rランボルギーニの各モデルなどに至る発想である。後述の「SPYKER」はこのスポーツ性を重視した最初の四輪駆動自動車の一つである。

エンジン搭載位置は他の駆動レイアウト同様ほとんどがフロントエンジンで、前車軸がエンジン重心よりも後ろにあるものも多い[2]

センターデフの有無による特性の違い[編集]

車体が旋回する際、外側と内側のタイヤに回転差が発生するが、一般的な自動車はデファレンシャルギア(デフ、差動装置)を備えており、エンジン出力を2つの異なった回転速度に振り分け、駆動輪がスリップを起こすことを防いでいる。二輪駆動車は左右一対の駆動輪のためにデフを1つ備えているが、四輪駆動車では前輪の一対および後輪の一対のために少なくとも2つ必要になる。さらに前輪と後輪の間でも内輪差が生じるため、エンジン出力が前後のデフに向かう前に、前後輪の回転差を吸収するためのセンターデフを備えているものもある。この場合は、1つの出力を4つの異なった回転速度に振り分けていることになる。現代の乗用車の四輪駆動モデルの多くは、センターデフを備えた4WDである。

センターデフは便利ではあるものの、機構が複雑化しやすいことに加え、常に動力とトランスファーを直結させているため、燃費が悪化しやすい。そのため燃費・経済性を重視する商用車や、メカニカルな雰囲気を重視した趣味性の強いクロスカントリー系のSUVなどは、手動スイッチでトランスファーへの直結・切り離しをすることで二輪駆動と四輪駆動の切り替えを行い、センターデフを省く『パートタイム式』が多い。この方式では舗装路で四輪駆動として走行する場合、旋回時に前後輪の内輪差によってどちらかが強制的にスリップを起こすため、ブレーキが掛かったような現象に見舞われ、マニュアルトランスミッション車では低速時にエンストすることもある。これはタイトコーナーブレーキング現象と呼ばれる。また低速で小回りなどをした場合は小刻みにスリップが発生するため、車体全体が不快な振動に見舞われることがある。これらは故障の原因となりうるため、雪上や深い砂利道のような摩擦の低い路面以外では四輪駆動とするのは実質的に不可能である。

一般的な長所・短所[編集]

二輪駆動と比べた場合の長所と短所について述べる。

長所[編集]

  • 最大の長所はトラクションである。具体的には牽引力が大きく向上する。特に駆動力がタイヤのグリップ力(路面との摩擦力)を上回り、空転が発生しやすい路面では、各タイヤのトレッドにかかる駆動力を分散させることができる。このため悪路でのスタックからの脱出や安定した走行が容易となる。同様に二輪駆動ならタイヤが空転しそうなほどの高出力エンジンでも、タイヤの性能が許す限り地面に力を伝えることが可能となる。
  • エンジンブレーキによる制動力も四輪に分散されるため、ホイールロック(タイヤ滑走)までの限界が高く、ロックからの回復も早い。
  • 前輪駆動と比較した場合、リアの駆動系の重さの分だけ荷重が前に偏りすぎず、前輪タイヤの負担も軽減される。
  • 後輪駆動と比較した場合、総じて直進安定性に優れる。
  • トルクベクタリング式(後述)の場合、前輪駆動と比較してコーナーリングの性能と質感に優れる。

短所[編集]

駆動系が追加される分、構造の複雑さと重量の増加に由来するデメリットが多い。

  • 製造のコストが高くなるため、二輪駆動モデルに比べて車両価格もその分高くなる。
  • 重量と抵抗が増えるため燃費が悪化する。
  • 燃費の悪化具合と重量の増加具合では、エコカー減税や重量税など税制面で不利となる。
  • ブレーキングでの制動性能は二輪駆動と比較して同等以下で、重量が重い分制動距離が延びやすい。
  • デフを内蔵するライブアクスルでは、ばね下重量も増加し、路面追従性や乗り心地にデメリットを生じやすい。
  • ドライブシャフトギアの追加は騒音面で不利となる。
  • 前後2箇所でのデフオイルの定期的な交換が必要となる。

歴史[編集]

最初の四輪駆動車は、1805年にアメリカメリーランド州オリバー・エバンスが製作した浚渫船(しゅんせつせん)だとされている。浚渫船を製造した工場から陸路を輸送するために、船に車輪が取り付けられ、蒸気機関の動力をベルトで前後輪に伝えることで走行した。それ以降も蒸気機関を使用した四輪駆動車は製造された。1824年イギリスロンドンでウィリアム・ヘンリー・ジェームズによって作られた蒸気自動車は、四輪それぞれにシリンダーを持ち、デフを用いずに各輪の回転差を吸収するようになっていた。

電気モーターを使用した四輪駆動車も1900年ごろ、フェルディナント・ポルシェによって作られている。この車は、後にインホイールモーターと呼ばれる、各輪のハブに駆動用モーターを内蔵する方式で四輪駆動としていた。

ガソリンエンジンを用いた初の四輪駆動車SPYKER

ガソリンエンジンを使用した四輪駆動車は、1902年オランダのスパイカー兄弟によって作られた「SPYKER」が最初である。この車は、前進3速・後進1速のトランスミッションと、2速のトランスファーおよびセンターデフを介し、四輪を駆動する設計で、現代のフルタイム式四輪駆動車と基本的に同じ仕組みとなっている。

1903年には、オーストリア・ダイムラー社で、四輪駆動装甲車が開発された。この車は装甲と37 mm機関砲を装備した砲塔を持ち、前進4速・後進1速のトランスミッションとトランスファーを介して四輪を駆動した。また、フォード・モデルTにおいても1910年代以降に四輪駆動キットが販売され、四輪駆動化された車輌があったが、これは、走破性向上のためというよりも、もっぱら駆動輪である後輪にしか働かないエンジンブレーキを前輪にも作用させるためであった。

第一次世界大戦中、アメリカの自動車会社ジェフリー・モーター・カンパニー(ランブラー自動車の当時の社名)は四輪駆動トラックを設計・製造している。これはクワッド・トラック(Quad Truckまたはジェフリー・クワッド、ナッシュ・クワッド)として知られている。欧州で戦う連合軍に提供され、ジョン・パーシング指揮の下、重量級軍用用途に用いられた。

九五式小型乗用車

日本においては1935年頃、前年に帝国陸軍が依頼し日本内燃機が開発した九五式小型乗用車(くろがね四起)が登場した。九五式小型乗用車はアメリカ軍ジープに先駆けて開発・量産された日本初の実用四輪駆動車であり、1936年から1944年まで計4,775台が生産され、日中戦争ノモンハン事件太平洋戦争などで偵察・伝令・輸送用に幅広く使用された。

1941年、アメリカにジープが登場した。ドイツ軍キューベルワーゲン(二輪駆動車。1940年頃登場)に相当する軍用車両として、アメリカ陸軍の仕様に対し各社の試作の中からバンタム(英語版)社の案が採用されたものだった。バンタム社は当然自社での生産を望んだが、実際には生産設備の規模や品質からほとんどがウィリス(英語版)社とフォード社に発注され製造された。ジープは戦場の悪路を走破するための自動車として有益であることが第二次世界大戦で実証され、大量生産を経て連合軍に供給され世界各地を走破した。ジープの活躍はそのため世界各地で注目を呼んだ。日本でも陸軍が南方戦線で鹵獲したバンタム・ジープを日本に持ち帰り、「ボディは似せないこと」という注文付きで製作するようトヨタ自動車に依頼したが、まもなく敗戦となった。

戦後の日本では、民間でも悪路を走破する車の需要が高まったが、当初は軍用車の払い下げや、似せて作った国産ジープ型車両程度の選択肢しかなかった。それでも、戦前1930年代以前)の自動車しか知らない当時の日本人にとって、ジープの威力は技術や品質は、アメリカの技術的進歩を伝えるものだった。1953年に新三菱重工業(→三菱重工業→三菱自動車工業)は、ウイリスオーバーランド社のジープを警察予備隊向けにノックダウン生産した。自社開発のトヨタ・ジープ (後にランドクルーザーと改名)と日産・パトロールは警察予備隊の入札で三菱に破れたため、国家地方警察向けや民需の道を開拓した。三菱のジープはその後日本でも開発したモデルを加えていき、防衛庁以外にも販路を広げ、独自の進化を遂げながら1998年まで生産された。「ジープ」は小型四輪駆動車全般の代名詞としても使われるようになった。

1970年代前後に相次いで転機が訪れた。1967年ホープ自動車軽自動車(当時は360cc)枠で本格的な四輪駆動車「ホープスター・ON型4WD」を発売した。この車両は後の「スズキ・ジムニー」の前身であり、四輪駆動車=大排気量車という形式に一石を投じた。富士重工業(現・SUBARU)は「ジープより快適で、通年使用可能な現場巡回用車輌」という東北電力の依頼を受け、「スバル・ff-1 1300Gバン」に、日産・ブルーバードのリヤアクスルを装着したパートタイム4WDの「スバル・ff-1 1300Gバン4WD」を製作。1972年レオーネ1400エステートバン4WDとして発売され、乗用4WDという新たなカテゴリを築いた。

1970年代の米国のカウンターカルチャーの影響を受けた日本ではアウトドアブームが起こり、四輪駆動車やクロスカントリーカーが流行した。この時点で、後のRVという日本仕様のレジャー車両の概念が形成されはじめた。1984年にはクロカン車としての悪路走破性を保持しつつ乗用車としての扱いやすさを両立させ、乗用クロスカントリー車の先駆けとなった三菱・パジェロが発売され、大ブームを起こした。1985年には横置きエンジンでは世界初となるフルタイム四輪駆動を搭載した3代目マツダ・ファミリアが登場し[3]、センターデフを持つ常時四輪駆動技術が乗用車でも一般的になり始めた。こうした流れの結果、現在ではあらゆる車種に四輪駆動車が設定されるようになった。

四輪駆動の種類と機構[編集]

パーマネント式(狭義)[編集]

永久直結式とも呼ばれる、最も原始的な四輪駆動方式。黎明期の試作的な四輪駆動車や、軍用車両農耕用車両の一部にのみ見られる。現代の乗用車技術としては採用されない方式である。

前後の回転差を吸収するセンターデフを持たないことはもちろん、トランスファーすら持たないか、あるいは、持っていても二輪駆動の状態を選べないため、通常路面での使用や、高速走行にはまったく適していない。

また、建設機械などでは、前輪と同じ舵角で逆位相に後輪を操舵(四輪操舵)し、前後輪の軌跡を一致させる事で、タイトコーナーブレーキング現象を回避する例も存在するが、極端なアンダーステア特性の為に、スピードの向上には対応出来ない。

フルタイム式(センターデフ式)[編集]

パーマネント式(広義)、コンスタント式とも呼ばれる。前後輪を接続する駆動軸の間にセンターデフと呼ばれるデファレンシャルギア(デフギア)を置き、旋回時や、前後輪の回転差を吸収する。常時全輪に適切にトルクを分配するため、高速走行や雨天時の走行における安定性に優れる。

この方式を採用する黎明期の四輪駆動車は、差動制限を持たない単純なディファレンシャルギアを使用していた。その場合、悪路などで一輪でも空転を始めると、他の車輪には駆動力がほとんど伝わらなくなる。それを回避するために、センターデフに直結機構(デフロック)を備えているものや、リミテッド・スリップ・デフを用いるものが多い。ただし、こうした名称にはメーカー間で統一された定義はなく、後述のスタンバイ方式のように前後の接続にデフギアやトランスファーではなく流体クラッチ(カップリング)を用いるものも一般的にフルタイム式と(広義で)呼ばれている。整備などのサービスの現場でも、ギアであれクラッチであれ、前後の接続部分は全てセンターデフと呼んでいる場合があるが、走行性能については大きな差があり、後述のとおりである。

なお、軍用車両やオフロード志向の強いクロスカントリーカーやSUVの一部では、走破性向上のために、センターデフのみならず前後のデフ(アクスルデフ)も差動制限したり、直結させることを可能とするものもある。

フルタイム式4WD。エンジン出力はセンターデフを介して前後輪に配分される。 デフの直結スイッチの模式図。左から順にセンターデフ、フロントデフ、リヤデフを独立的に直結させる機能を持つ。
フルタイム式4WD。エンジン出力はセンターデフを介して前後輪に配分される。
デフの直結スイッチの模式図。左から順にセンターデフ、フロントデフ、リヤデフを独立的に直結させる機能を持つ。

パートタイム式[編集]

後輪駆動を基本としたパートタイム式4WD。前輪への駆動の接続は運転者が任意に行う。

セレクティブ式とも呼ばれる。通常は二輪駆動を基本とし、必要時にのみ動力を取り出すトランスファを接続し、四輪駆動に切り替える方式である。これはタイトコーナーブレーキング現象の発生や、ハンドリングや燃費の悪化などの多くの不具合を回避し、舗装路面でも使える車両とするのに必須でもあった。また自動車製造上、もともとの二輪駆動車両に後付け構造で四輪駆動にできる方式として、今でも存続している。シンプルな構造と二輪駆動時の燃費の良さから、特に経済性が重要な商用車では採用されやすい。

パートタイムの車両にはセンターデフは無く、四輪駆動では前後の回転差は全く吸収されず、タイヤと路面の間での強制的なスリップを発生することで回転差を吸収する。つまり、四輪駆動走行は、滑りやすい悪路であることが前提となる。

仮に、パートタイムの四輪駆動で乾いた舗装路などを走行するとタイヤと路面の摩擦力が大きくタイヤスリップが発生できず、タイトコーナーブレーキング現象やトルク循環が発生する。駆動系を破損・焼損する可能性も高く注意が必要である。前後のタイヤ径が異なる場合にもトルク循環が発生する。カタログでのタイヤサイズが同じで、モデル名が異なる程度(トレッドパターンや僅かな直径の違い)でも、タイヤの摩耗度が見てわかる程度違っていても起こる。また、ハンドル舵角によらず非常に高い直進性をもつことになる。車両の操縦性や安定性が大きく損なわれることに大きな注意が必要である。二駆と四駆の切り替えはステアリングを中立にしての低速度、または停止状態で行うことが推奨される。このような車種は、車内にコーションプレートが取り付けられており、これらの旨が注意書きされている。

悪路での使用を前提とするなら、比較的機構が簡単で信頼性が高くパーマネント式やセンターデフ式のデフロック状態の利点が得られるため、砂地、泥濘、岩山など、過酷なオフロード走行クロスカントリースタックからのリカバリーで用いるのが有効である。そういう本格的オフロード走行を前提としていないとメリットが少ないため、乗用車において過去に採用例があったが、今はほぼ廃れている。

また、フリーハブなどを用いて従駆動輪を機械的に断続することも一般的で、マニュアルハブ、AUTOフリーハブを持つ車両が多い。ランドローバーシリーズIのように、ワンウェイクラッチなどにより、前進時にのみ四輪駆動になる方式もある。

パートタイム4WDは、ジープやスズキ・ジムニーのような伝統的なクロスカントリーカーにおいてはFRを基盤にしているが、少なくとも日本車においては、現在存在する大半はFFが基盤である[4][5]。逆に、元来のFR車の大半はフロントアクスルを置くスペースがない(そこはエンジンのスペースである)ため、4WD化は難しい。MRレイアウトの機械式パートタイム4WD車は、日本のキャブオーバースタイルミニバン[6]のうち、RRのサンバーとドミンゴを除くほぼ全車が採用している形態になる。いわゆる「センターミッドシップ」は、ホンダ・アクティの旧いモデルのみとなる。RRレイアウトのものについてはスバル・サンバーとその拡大型であるスバル・ドミンゴ[7]以外に例がない。

フルタイム・パートタイム複合式[編集]

パートタイム式の切り替え式トランスファーと、フルタイム式のセンターデフの双方を搭載しており、フルタイム式としてもパートタイム式としても使えるというものである。二駆での省燃費、センターデフによる駆動力を配分しての安定した走行、前後直結での悪路走破性、いずれのメリットにも与かることができるようにしたもの。

差動吸収方式、駆動配分方式などに差異があり、ジープのセレック・トラックでは、トランスミッション直後にビスカスによる配分変更、そしてトランスファーを持つというデファレンシャルのない方式を採用。三菱自動車スーパーセレクト4WDでは、トランスミッション直後にデファレンシャル、そのあとにチェーンによるビスカスバイパスと、トランスファを持つ方式。トヨタのマルチモード4WDでは、スーパーセレクト4WDと同じ順だが、バイパスせずに配置する。いずれも、ラダーフレームやリジッドアクスルを備える本格的クロスカントリー車ではあるが、乗用車パーツを流用し乗り心地や装飾に乗用車テイストを持たせたRVに採用されている。

二重、三重の装備となり、重量がかさむと言う欠点があるが、車格の大きなクロスカントリー車では、元々トランスファーにローレンジ切り替えを受け持つ副変速機(※CVTの燃費向上用のものではなく、悪路走破用のローレンジ)を持つため、センターデフを持つことによるトランスファケースの大型化や、それに伴う重量増加は、走行性能上さほどデメリットとはならない車種に採用されている。

オン・デマンド式/スタンバイ式(パッシブ式)[編集]

パートタイム式には、二駆と四駆の切り替えに戸惑うユーザーも多く、また直結状態に気づかないまま舗装路で高速走行をするなどで車を壊したり火災を起こしたりするトラブルも少なくなかった。そこで、切り替え操作を必要せず、自動化を図ったオン・デマンド式が考案された。センターデフの代わりに流体クラッチ(流体継手、単にカップリングとも呼ばれる)を持ち、通常は前後どちらかの主駆動輪で走行し、主駆動輪と残りの二輪(従駆動輪)に回転差が生じると、従駆動輪にも駆動力を自動的に伝達する方式。従駆動輪の働きは補助的であり、長時間や強い駆動力の伝達には不向きである。必要となってから駆動配分を行うため、パッシブ(受動)式とも呼ばれる(実際にはカップリングは高粘度のオイルで満たされた湿式クラッチなので完全に切れることはなく、従駆動輪にも常にある程度のトルクが掛かっている)。従駆動輪の連結を切断する必要がなく、4WD切り替えスイッチなどはほとんど設けられない。

ビスカスLSD付センターデフ方式と混同されがちであるが、長時間の耐久性や駆動力配分でまったく別の動作を示すもので、センターデフを持たないこのスタンバイ方式のほうが機構的に単純である。頑丈な円筒形ケースに多板クラッチとシリコーン樹脂を封入し、前後輪の回転差で発生する攪拌熱によるシリコンの膨張で多板クラッチを圧着し、差動を制限するビスカスカップリングをリアデフの前のプロペラシャフトに挿入した方法である。電子的な制御用のデバイスが一切不要で、特にフォルクスワーゲンが採用した初期の大型のものは、レスポンスや効きも申し分ない物であった。その後、ビスコドライブ社への特許料が不要で、なおかつ製造も簡単で安価なトリブレード(3葉プロペラ)式やデュアルポンプ式の流体クラッチが登場したが、総じてレスポンスが悪く、繋がりが唐突であるなど、洗練度にも欠けるものであった。

特に後者のスタンバイ式4WDは、悪路で滑って後輪が駆動するまでにはっきりとラグがあり、コーナーなどでフロントが滑ったあげくリアに駆動力が加わり車体の大きな動揺、スピンに陥ることもしばしばあった。悪路走破性において実際にメリットがない場面も多く「無い方がマシ」「なんちゃって4WD」などとと揶揄されることも多い。現在、普通車以上のカテゴリでの採用は珍しくなったが、ケース内圧力を高めるなどの改善を図りつつシステムの軽さというメリットを生かし、排気量1500cc未満のコンパクトカー・軽自動車では多く採用されている。

なお、本項目ではセンターデフ式フルタイム4WDと区別したが、日本においては、本田技研工業いすゞ自動車OEM供給されていた製品を含む)が「リアルタイム4WD」の名称を使った以外は、ほぼすべての乗用車メーカーがビスカスカップリング式4WDを「フルタイム4WD」と呼称している。特に4WDの代名詞であった富士重工業(現・SUBARU)と、三菱自動車工業がこれに倣ったことの影響は大きい。また市販ベース競技車として「スズキ・アルトワークス」「ダイハツ・ミラ TR-XX」が採用し実績を残したことも大きい。

トルク・スプリット式/アクティブ・トルク・スプリット式/アクティブ・オン・デマンド式[編集]

オン・デマンド式の発展形で、同様に従となる方の駆動軸に流体継ぎ手のクラッチ機構を持つが、電子制御のポンプによりクラッチケース油圧の増減をコントロールし、前後駆動力配分をアクティブに制御する方式を用いるもの。

従来のオン・デマンド(スタンバイ)式が機械的に回転差が生じてから後輪に駆動力が配分するのに対して、こちらは各ホイールの回転差やハンドル切れ角、スロットル開度、Gセンサーなど車両走行状況を電子的に演算して、滑りを予測して駆動するため、より実走行状況に応じた走破性・安定性を獲得することができる。また発進やわずかなハンドルの回転に際しても駆動コントロールがプログラムされており、舗装路でのハンドリングやドライバビリティにも貢献するものも多い。中には運転者が能動的に乾燥路・雨天路・凍結路などの路面状況による自動演算の傾向を選択(モード切替)できるようにしているものもある。

代表的なものとして、トヨタのダイナミックトルクコントロール、日産のオールモード4×4、ホンダのインテリジェント・コントロール・システムVTM-4、スバルのACT-4、三菱のAWC、スズキのALL GRIP、BMWのxDrive英語版などが挙げられる。またスウェーデンハルデックス・トラクション社製のアクティブ式システムは評価が高く、VW系、ボルボフォードGM系といった海外他社のメーカーで採用されている[8]

2WDとの切り替えにおいてもトランスファー切り離しなどではなく、電子制御のスイッチで配分を切り替える方式をとるものがほとんどでもある。車種によっては2WDの切り替えスイッチを設けないものもある。なお2019年発売のトヨタ・RAV4では、電子制御でありながらプロペラシャフトを切り離してFF走行で燃費悪化を防ぐ機構が採用されている[9]

トルクベクタリング式[編集]

前後駆動力配分のアクティブ化に加え、ヨーコントロールデフを組み合わせ左右の車輪間でも駆動力を電子的に可変配分させる高度な四輪駆動システム。

前後左右の駆動力を自在に可変配分制御することによって、旋回中にヨー・モーメント(旋回力)を強制的に発生させることもでき、従来型の四輪駆動システムが物理的な障壁として抱えていた旋回中の走行特性の安定低下という弱点を克服した。さらに、旋回特性を積極的に制御することもできるようになり、アクセル量の制御であるトラクションコントロールシステム機能や、個別ブレーキ制御である横滑り防止装置システムとも合わせ、総合的な制御を行うことで、後輪駆動車に勝る旋回性能を獲得した。制御プログラムによって、様々な特性を付与させることができ、スプリット・ミュー路面などの不整地走行においても優れた走破性を発揮させることも可能である。三菱自動車工業S-AWC(Super All Wheel Control)が2001年三菱・ランサーエボリューションシリーズの通称エボ7より採用され、先鞭をつけた。ホンダではセンターデフを用いず流体継ぎ手のみで前後を、左右には遊星ギアによるディファレンシャルを用いて、それぞれの駆動をアクティブ(状況に応じて先んじて電子制御)化したSH-AWDとよぶシステムをレジェンドアキュラで2004年に採用した。BMWやアウディなどのメーカーも追従して左右のアクティブデフシステムを採用してきている。

動力分散型[編集]

駆動する一つ一つの車輪、または前後の車軸ごとに動力源を取り付けたもの。

内燃機関[編集]

内燃機関全盛だった20世紀においては主流にはなりえなかったが、それでも歴史は古く、フェルディナント・ポルシェによって試作されたモーター駆動の車両が1900年パリ万国博覧会に出品されている。

出力がほぼそのままタイヤの駆動力となることからエネルギー損失が少なく、4輪の動力配分を自由に決められる反面、既存のディーゼルエンジンやガソリンエンジンの場合、小型化に限界があり、また部品点数が多くなる、排気処理が面倒、スロットル動作の同調に高度な制御が必要なことから、実験的に作られた車両程度しか存在しなかった。しかし電気自動車の場合は排気が無く、電力は配線を延長すれば良いだけなので、損失が少なく、室内が広く取れる点からも有利である。三菱自動車のランサーエボリューションMIEVや、「8輪」駆動車ではあるがエリーカがこの方式を採用している。その後、MIEVのシステムを市販化した三菱・アウトランダーPHEVにおいて、前後の二つのモーター駆動を動的に制御し、さらに、後輪の左右駆動力の差動をAYCで制御した「S-AWC」機構を搭載した。詳しくは、S-AWCの項を参照。

内燃機関を用いたものでは、ヒルクライムなどの競技用車両にツインエンジンの例があるが、市販車ではシトロエン・2CV 4x4、別名「サハラ」がほぼ唯一と言える存在である。本来2CVのエンジンとトランスアクスルはフロントに収まっているが、それと同じものをもう一組、リアのトランクをつぶして押し込んだものである。二組の連携は単純で、スロットルはワイヤー、トランスミッションはシフトリンケージでつながれているだけで、それ以外では二つのエンジンは独立しており、メインスイッチが二つ備わり、どちらかひとつのエンジンだけでも運転が可能であるなど、駆動力確保はもちろんのこと、砂漠などでの冗長性確保の意味合いが強い設計と言える。一方、シトロエン・メアリ 4x4 は、トランスファー副変速機を持つ一般的なパートタイム4WDである。

電動機[編集]

エレクトリック4WDなどと呼称される。エンジンによる駆動軸の他に、モーターでもう一方の車軸を駆動させる方式である。初期は生活4WDとしてコスト面から採用された日産のe-4WDのように、低μ路での発進時のアシストを主眼とした低出力(5 psほど)の簡易的なものであったが、強力なモーターとバッテリーを備えるハイブリッド車が一般化し、それが標準装備になっていくであろう今後は主力方式の一つになっていくと期待されている。

現在、日本国内で販売されている車両の『e-4WD』システムはオートマチックトランスミッションとの組み合わせが前提だが、エンジン駆動軸の回転数もしくはそれにかかるトルクに応じて電動軸の出力を制御すればよく、必ずしもマニュアルトランスミッションとの組み合わせは不可能ではない。

モータースポーツ[編集]

技術が未発達であった頃の四輪駆動は一部を除き敬遠されがちであったが、研究開発の進んだ1980年代から様々なカテゴリで強力な武器として認識されるようになった。F1GTLMP1を乗り継いできた小林可夢偉は、強力なトラクションはもちろん、セッティングやドライビングの容易さ・自由度の高さを理由に挙げて「レーシングカーは四輪駆動のほうが絶対に速い」と断言している[10]

このため四輪駆動車と二輪駆動車が混走する場合、四輪駆動車が大きなハンデキャップを背負うのが一般的である。とはいえ実際の勝敗は運営が定めるレギュレーションのバランスに依存する部分が大きく、大幅な規制緩和を受けた二輪駆動の方がいい結果を残しているケースもしばし見られる。

またカテゴリや規則によってタイヤの使い方や燃費の重要性、設計の自由度などに大きな差があるため、市販車と同じく四輪駆動の制御方法にはバリエーションが存在する。

オフロード系レース[編集]

アウディ・スポーツクワトロS1

回頭性や俊敏性に重きが置かれるラリーラリークロスの世界で四輪駆動が一般的になったのは、1980年代のグループBの時代である。WRCへの参戦自体はスバル・レオーネサファリ・ラリーへのスポット参戦が先であったが、上位クラスでも広まったのはアウディ・クワトロの活躍によるものであった[11]。初期では信頼性不足や強烈なアンダーステア、駆動損失による最高速度の鈍化などの弱点を露呈する場面が多く見られたが、いずれも技術の進歩とともに克服され、グループAの時代には全ての上位エントラントがフルタイム式四輪駆動を採用するまでになった。例外として1990年代後半に運営側がエントラントを増やすために二輪駆動車の規則を大幅に緩和した結果、1999年に二輪駆動車が2回総合優勝を記録している[12]が、それ以降は現在に至るまで、トップカテゴリは四輪駆動のみで争われている。

確実な走破性の問われるラリーレイド(クロスカントリー)では、第一回パリ=ダカール・ラリーで優勝したのがランドローバー・レンジローバーである事実からも分かるとおり、ラリー以前から四輪駆動は一般的であった。しかし近年は運営が二輪駆動車の振興に積極的であり、規則上優遇されている二輪駆動車が四輪駆動車を打ち破る例はもはや珍しくない。2021年現在、ダカールの直近5回開催のうち4回は二輪駆動車が総合優勝を果たしている。

サーキット系レース[編集]

日産・スカイラインGT-R(R32)
ポルシェ・919 HYBRID

1960年代のF1では四輪駆動のマシンがしばし登場した[13]が、未熟な技術ゆえにひどいアンダーステアで到底使いこなせるものではなく、さらに重量は重い・燃費が悪い・マッチするフロントタイヤが無い等デメリットも山積みであった。複雑な機構無しにトラクションを稼げるリアウィングとスリックタイヤが発明されると姿を消していき、1983年には正式に四輪駆動が禁止された[14]。2010年代以降は電動技術を用いた四輪駆動についての議論がしばし起きているが、いずれも実現していない[15][16]

インディ500では1968年にガスタービン四輪駆動車のロータス・56が優勝まであと一歩というレベルまで上り詰めたものの、ガスタービン車規制の強化と四輪駆動の禁止に遭って撤退している[17]

プロトタイプレーシングカーでは、1986年にポルシェ・959が下位クラスのマシンながら、総合でもグループC勢に混じって7位に食い込んでいる。トップカテゴリでは長らく四輪駆動は禁止されていたが、2012年から始まったWEC(世界耐久選手権)のLMP1規定下で認可されると、アウディ・R18トヨタ・TS050 HYBRIDポルシェ・919 HYBRIDといったハイブリッドマシンが、通常は後輪駆動でモーターの出力時のみ前輪を駆動するスタンバイ式四輪駆動を備え、200kg軽いF1マシンにも迫る速さを得て一時人気を集めた。2021年から施行される予定のLMハイパーカー規定でも四輪駆動の採用が引き続き認可されている。

ツーリングカーレースでは、1990年代初頭のグループAレースの時代に日産・スカイラインGT-Rが『アテーサET-S』なる先進的なスタンバイ式四輪駆動技術を搭載し、国内外でワンメイクレース状態を築いてグループA規定を終了に追い込むほどに勝ちまくった。しかし新たな戦場となった全日本GT選手権は改造範囲が広く、大型ウィングの装着やサスペンションの大幅な改造により二輪駆動でも十分なトラクションを稼げるようになったため、設計の自由度の高さや軽量化を求めてFR化するのが主流となっていった[18]。これ以降では、特認で四輪駆動車としてGT300クラスに参戦したスバル・インプレッサが2008年に優勝を挙げた例があるが、規制の強化に遭って撤退の憂き目にあっている。
現在トップカテゴリで採用されているツーリングカー規定たち[19]は、いずれもベースの市販車両が四輪駆動の場合は二輪駆動に換装することが義務付けられている。そのためツーリングカーの四輪駆動車はスーパー耐久ニュルブルクリンク24時間などの、アマチュア色が強いレースの下位クラスで認められる程度に留まっている。

脚注[編集]

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  1. ^ 世界有数の豪雪地帯を抱える日本の風土が育てた「4WD」の選び方 2016.2.22 森口将之
  2. ^ リアエンジン4WDポルシェ・911スバル・サンバー(3代目 - 6代目)、シュタイア・プフ社のハフリンガーなどに存在する。またミッドシップ4WDは、三菱・パジェロトヨタ・エスティマ(初代)、ホンダ・アクティスズキ・エブリイ(3代目)、ランボルギーニ各モデル、ブガッティ・ヴェイロンアウディ・R8などの例がある
  3. ^ 日本初のフルタイム四駆はマツダだった!AWDと言えばマツダとなる可能性が高い2つの理由cliccar 2016年1月7日
  4. ^ 嚆矢であるスバル・レオーネが、FFの駆動系統を延長してトランスファーを介して後輪を駆動したものである。なお、富士重工業(現・SUBARU)は初代レオーネ4WD発売当時、FR車を生産していなかったためリアアクスルの生産ノウハウがなく、当時系列企業だった日産自動車からブルーバードのものをOEM供給を受けていた。他社もトヨタ・スプリンターカリブなどこれに倣った。
  5. ^ いわんや三菱・ミニカ(4代目まで)とスズキ・カプチーノ、それにスズキのOEM部品で製造されているケーターハムの軽モデルぐらいしかFRの例のない軽自動車においてはジムニー以外存在していない
  6. ^ かつて「ワンボックスカー」と呼ばれた車種。
  7. ^ サンバーをベースにエンジンを1000ccとし、3列シート7人乗り乗用車とした車種。後1200ccとなった際にはワンウェイクラッチ式となったが、その後のフルモデルチェンジで後述のビスカスカップリング式となった。
  8. ^ 輸入車のフルタイム4WDってどうなの? さまざまな制御で個性はあるか 2017.10.03 / エンタメ ベストカーWeb編集部
  9. ^ トヨタ新型RAV4の「ダイナミックトルクベクタリングAWD」は何が世界初なのか
  10. ^ 川井ちゃん、右京さん、これがWECで戦ってるクルマ(TS050 HYBRID)なんですよ!TOYOTA GAZOO Racing公式サイト 2021年8月1日閲覧
  11. ^ アウディとスバルは共に四輪駆動の乗用車の先駆けでもあるが、どちらも縦置きエンジン前輪駆動の構造を持った車を市販していたため、縦置きのギアボックスから駆動軸を後方に取り出し差動装置と後輪ドライブシャフトを追加するなどの加工で済み、比較的四輪駆動化しやすい構造であった
  12. ^ シトロエン・クサラのF2キットカー
  13. ^ ファガーソンP99やBRM・P67、ロータス・63、マトラ・MS84、マクラーレン・M9Aなど
  14. ^ F1では禁止の四輪駆動トーチュウF1エクスプレス 2010年7月26日
  15. ^ 【F1】 F1マシンの4WD化を議論F1-Gate 2021年8月1日閲覧
  16. ^ F1に4輪駆動方式採用を望むフォルクスワーゲンTop News 2021年8月1日閲覧
  17. ^ ヘリ用のガスタービンエンジンを搭載!?時代が生んだ異色のレーシングカーに迫るMotorz 2021年8月1日閲覧
  18. ^ 1994年 スカイラインGT-R BNR32NISMO公式サイト 2021年7月31日閲覧
  19. ^ グループGT3TCRLM-GTE、クラス1(DTMとGT500)、NGTC(BTCCの独自規定)など

関連項目[編集]