Gearhead 101にようこそ。これは、自動車の新人のために車がどのように機能するかの基本に関するシリーズです。
前回の入門書では、駆動列の基本について説明しました。駆動列は、車のエンジンによって生成された回転力を車の車輪に伝達して車両を動かす一連の部品で構成されています。二輪駆動（2WD）車として知られるほとんどの車では、ドライブトレインは2つの後輪（別名、後輪駆動）または2つの前輪（別名前輪駆動）のいずれか2つの車輪に動力を伝達します。これらの2つの車輪の動きにより、車が動き、他の車輪が順番に動きます。
ほとんどの車両とほとんどの運転条件では、車を動かすために2つの車輪を持っているだけで十分です。ただし、運転面が雪で覆われている場合や、緩い砂や砂利で構成されている場合は、すべての車輪を連動させて、車に余分な牽引力を与え、地形上を移動させると役立ちます。
四輪駆動を入力してください。略して4WD。
4WDは、その名前が示すように、エンジン出力を4輪すべてに伝達する駆動列システムの一種です。 4WDは主にトラックとSUVで見られます。
あなたはおそらく4WDについて何度も聞いたことがあるでしょうし、それがあなたの車に何をするかについて漠然とした考えを持っていますが、あなたが本当にしない可能性は十分にあります。 それが何を意味するのか、それがどのように機能するのかを知ってください。そのため、今日のGearhead 101では、4WD駆動列システムの基本について、その利点とその仕組みを含めて説明します。この記事の焦点はパートタイムの4WDです。これは、そこに見られる最も一般的なタイプの4WDだからです。次回はフルタイムの4WDを見ていきます。
これを理解するのはかなり難しい場合があります。それで、あなたの脳を4WDに移して、始めましょう。
4WDの仕組みの詳細に入る前に、そもそもなぜエンジンが車の4輪すべてに動力を供給したいのかを理解する必要があります。
車のエンジンがどのように機能するかについてのGearhead101の記事で説明したように、エンジンはトルクと呼ばれる回転力を生成します。ドライブトレイン（トランスミッション、ドライブシャフト、ディファレンシャルで構成）は、エンジンのトルクをホイールに伝達します。車輪にトルクを加えることがあなたの車を動かすものです。
しかし、実際に車両を動かすために車輪に伝達されるトルクを得るには、タイヤが路上で牽引力を持っている必要があります。タイヤのトラクションがなければ、ホイールに必要なだけの力を加えても、どこにも行けません。あなたの車が同じ場所にとどまっている間、あなたのタイヤは本当に速く回転します。この効果のないタイヤの回転は、ホイールスピンと呼ばれます。 。雪や泥から車を外そうとしたときに、おそらくホイールスピンを経験したことがあるでしょう。
つまり、トラクションはエンジントルクを車両の動きに変換するものです。 はい、これは非常に単純化されています（牽引における摩擦の役割の詳細に入ることができますが、そうではありません）が、これは適切に機能する定義です。
4WDが行うことは、危険な路面を運転しているときにトラクションを得る可能性を高めることです。牽引力（2WD）を2つの動力付きホイールだけに頼る代わりに、車を動かし続けるために十分な牽引力を発揮する可能性のある4つの可動ホイールがあります。
たとえば、後輪駆動の2WD車両に乗っており、前輪が乾いた地面にあるときに後輪が泥の中にあるとします。泥のトラクションが少ないため、車が静止している間、後輪が回転して回転する可能性があります。牽引力があるので、前輪を回転させて係数を付けるとよいでしょう。
それが4WDドライブが行うことです。
同じ状況で4WD車両を使用している場合、トラクションの高い路面にある前輪はエンジンから動力を得て、車を前進させることができます。
4WDのトラクションは、上記で説明したものよりも少し複雑です。以下でそれらのニュアンスのいくつかについて説明しますが、大きなポイントは、全体的なトラクションの増加が4WDの主な利点であるということです。
パワーの増加は別の利点です。
急な坂をオフロードしたり、障害物を乗り越えようとしている場合（このビデオで見られるように）、より多くのトラクションだけでなく、より多くのパワーを車輪に送る必要があります。 4WDはそれを提供できます。
ほとんどの4WD車両は、HiまたはLoの2つの4WD範囲を切り替える機能を備えています。 4WD-Hiを使用すると、砂利や雪に覆われた道路などの危険な地形を高速で走行しながら、車両が4輪すべてに動力を供給することができます。ホイールに送られる電力が少なくなります。
障害物を乗り越えるためにもっと力が必要な場合は、4WD-Loに移行します。それはあなたの車輪により多くの力を与えますが、あなたがそれを乗り越えるだけでその障害を克服することを可能にするより遅い速度で車輪を動かします。
4WDが便利になる理由がわかったところで、それがどのように機能するかについての要点を見ていきましょう。
パートタイム4WDは、ドライバーが必要な場合にのみ4WDをオンにできる車両システムです。 4WDが作動していない通常の走行面では、後輪駆動の2WD車両と同じように機能します。パートタイムの4WD車の大きな利点の1つは、燃費の向上です。 4つのホイールすべてに電力を供給するには、2つだけに電力を供給するよりも多くの燃料が必要です。したがって、必要なときに4WDを使用するだけで、ガス代を節約できます。
4WDが作動しているときに前輪と後輪を同時に動かすために、パートタイムの4WD車両は、トランスファーケース、独立したフロントドライブシャフト（リアドライブシャフトに加えて）、フロントとリアのディファレンシャル、およびロックを利用しますハブ。これらのさまざまな部分を1つずつ見ていきましょう。
トランスファーケース
トランスファーケースがない場合、パートタイムの4WD車両は2WD車両になります。
トランスファーケース（Tケースとも呼ばれます）は、エンジン50/50から、フロントおよびリアドライブシャフトを経由してリアアクスルとフロントアクスルの両方に動力を分割するものです。トランスファーは通常、ドライブトレインのトランスミッションのすぐ後ろにあります。 
赤はエンジンからのパワーフローを示します
パートタイムの4WD車両では、4WDが使用されていない場合、2WD車両と同様に、後輪はエンジンから100％のトルクを受け取ります。このシナリオのパワーフローは次のようになります。エンジンによって生成されたパワーはトランスミッションに送られます。そこから出力シャフトに行き、次にトランスファーケースに行きます。トランスファーケース内では、出力シャフトがリアドライブシャフトに接続されています。次に、リアドライブシャフトがトルクをリアディファレンシャルに伝達します。次に、リアデフがホイールを回転させて車を動かします。
大丈夫。では、4WDが の場合、トランスファーケースはどのように前輪に動力を伝達しますか？ 従事していますか？
トランスファーケースの中には、一連のギアとチェーンがあります。 4WDが作動すると、ギアが噛み合い、チェーンがフロントドライブシャフトに接続されているギアを動かします。フロントドライブシャフトはリアドライブシャフトと同じ速度で回転を開始し、フロントディファレンシャルにトルクを供給します。フロントディファレンシャルはトルクを前輪に伝達します。ブーム。 4WD。
それでも少し混乱している場合は、この図から、フロントアクスルとリアアクスルの両方にエンジントルクを供給する際のトランスファーケースの役割の全体像を把握できます。
フロントとリアのドライブシャフトを同期させるギアに加えて、ほとんどのパートタイム4WDシステムのトランスファーケースには、4WDのときに車両を低レンジにシフトできるギアセットがあります。前述のように、これにより、車両は前輪と後輪の両方に追加のトルク（パワー）を供給することができます。ただし、速度を犠牲にしてその余分なパワーを得ることができます。 4WD Loの場合、車両は時速15マイルまでしか走行できません。
フロントドライブシャフト
4WD車は前輪にもエンジン出力を送るため、そのためにはフロントドライブシャフトが必要です。フロントドライブシャフトはトランスファーケースをフロントデフに接続します。 4WDが作動すると、トランスファーケースはフロントドライブシャフトとリアドライブシャフトの間でトルクを50/50に分割します。フロントドライブシャフトはリアドライブシャフトと同じ速度で回転し、トルクをフロントディファレンシャルに伝達します。次に、フロントディファレンシャルはそのパワーをアクスルシャフトを介して前輪に伝達します。
相違点
ドライブトレインの基本に関する記事で、ディファレンシャルについて説明しました。 2WD車の場合、シングル ディファレンシャルは前車軸または後車軸の中央にあります（車が前輪駆動か後輪駆動かによって異なります）。ドライブシャフトからの動力はディファレンシャルを介して各ホイールに伝達され、ホイールが回転します。 4WD車両では、4つの車輪すべてに動力が供給されているため、2つ必要です。 ディファレンシャル— 1つはフロントアクスル用、もう1つはリアアクスル用です。
しかし、ディファレンシャルは単なる送信機ではありません。 「ディファレンシャル」と呼ばれる理由は、その内部のギアにより、単一の車軸のホイールが異なるで動くことができるためです。 速度。あなたはおそらく、「私の車輪はいつ異なる速度で動くのだろうか」と考えているでしょう。よくある例は、角を曲がったときです。右に曲がると、内側のホイール（右のホイール）は外側のホイール（左のホイール）よりも移動距離が短くなります。内側のホイールに追いつくために、外側のホイールはわずかに速く回転する必要があります。ディファレンシャルはこれを可能にします。両方のホイールがしっかりと接続されている場合、車軸が動き続けるためには、内側のタイヤがスキッドまたはスキップする必要があります。ディファレンシャルがどのように機能するかのビデオデモンストレーションについては、こちらをご覧ください：
4WD車両のフロントとリアのディファレンシャルにより、それぞれの車軸の左右の車輪が異なる速度で動くことができるため、車は曲がるときに車輪のスキップや横滑りを回避できます。
それは簡単に思えますが、パートタイムの4WD車両のディファレンシャルは、必要なトラクションの量によっては驚くほど複雑になる可能性があります。さらに、ホイールがさまざまな速度で回転している場合（ディファレンシャルのおかげで）、実際にはではありません。 4WD。ええ、私はそれが混乱していることを知っています。ここで少し説明します。
しかし、最初に、4WDを可能にする最後のコンポーネントであるロックハブについて話しましょう。
ロックハブ
2WD車では、車の後輪がハブにボルトで固定されています。これにより、エンジンから動力を供給されたときに車軸が車輪を回転させることができます。前輪はただ自由に回転します。
しかし、4WDがパートタイムの4WD車両に従事しているときは、エンジンからの動力をハブに伝達できるように、前輪をハブに接続する必要があります。 4WDの場合は前輪を前車軸にボルトで固定し、2WDの場合は前輪をボルトで固定しないというこの問題をどのように解決しますか？
ロックハブ。
ほとんどのパートタイム4WD車両には、前輪にロックハブがあります。 4WDが作動していないときは、ロッキングハブが車軸を切り離します。それらは自由に回転し、車の後輪は車両を動かすすべての作業を行います。 4WDが作動すると、ロックハブが前輪を前車軸にロックし、エンジンからトルクを得ることができます。 
手動ロックハブ
古い4WD車両では、手動ロックハブが標準でした。車から降りて、ハブがロックされるまで前輪のノブを回す必要があります。新しい4WD車両では、ボタンを押すだけでロックハブが自動的に作動します。
さて、先ほど取り上げた4WDのディファレンシャルとトラクションに関連する問題に戻りましょう。また、4WD車両で車輪をさまざまな速度で回転させることが
4WDの主な利点は、トラクションの低い路面でのトラクションが向上することです。道路に力を与えるホイールが増えたため、ホイールがトラクションの高い場所にぶつかって車を動かし続ける可能性が高くなります。
しかし、車両で使用される最も一般的なタイプのディファレンシャル（オープンディファレンシャル）の動作方法では、4輪すべてがエンジンから動力を得ている場合でも、4WDのトラクション強化機能を完全に排除できます。この問題と考えられる解決策を見てみましょう。 4WD車のオープンディファレンシャルの問題
オープンディファレンシャルは、通常の運転条件に最適です。しかし、2つの車輪の間で力を分割する方法のために、それらは低トラクションの運転条件で問題になります。ご覧のとおり、両方のホイール間でパワーを均等に分割する代わりに、オープンディファレンシャルがパワーをホイール全体に分配します。抵抗が最小のパスをたどります 。これは牽引力にとってひどいものです。
なぜですか？
経験したことがあるので、2WD車でこれを調べてみましょう。
雪に覆われた私道で後輪駆動の2WD車を運転しようとしているとしましょう。左側は雪で覆われていますが、右側は乾いた舗装です。右後輪は乾いた舗装路を十分に牽引して車を前進させるので、これは問題にならないだろうと思うでしょう。しかし、あなたは間違っているでしょう。
ディファレンシャルが開いている車では、右後輪は何も得られません。 パワー。 オープンディファレンシャルは、抵抗が最小の経路をたどって車軸全体に動力を分配することを忘れないでください 。そして、この状況では、抵抗が最も少ないホイールは、雪の上を走行するホイール、つまり左のホイールです。したがって、すべてのトルクが左輪に送られます。しかし、そこには牽引力がないため、車を静止させたまま、回転するだけです。
これと同じことが、フロントアクスルとリアアクスルにオープンディファレンシャルを使用する4WD車でも起こります。同じ雪に覆われた私道のシナリオを使用してみましょう。雪に覆われた私道を作ることができるように、4WDを使用しています。トランスファーケースは、フロントとリアのディファレンシャルに同じ量の電力を送っています。 「左側の雪はまったく問題ないはずです！右側には十分な牽引力があり、両方の右側の車輪が動いています！」
しかし、4WDのディファレンシャルはオープンディファレンシャルです。そして、オープンディファレンシャルは、抵抗が最小の経路をたどって車軸全体に動力を分配します。雪に覆われた左側は、抵抗が最も少ないです。何が起こると思いますか？
すべての力は左の車輪に行き、あなたの右の車輪がちょうど私道の底にあなたの車を残すラグの束のようにそこに座っている間、それらを所定の位置に回転させます。あなたの4WDはあなたのオープンディファレンシャルによって無力にされました。
決して恐れるな。この問題には解決策があります。 1つは、オープンディファレンシャルをリミテッドスリップデフに置き換えることです。 2つ目は、オープンディファレンシャルをロッキングディファレンシャルに置き換えることです。 フロントアクスルまたはリアアクスル（またはさらにトラクションを高めるために両方）。
これらの各ソリューションを見てみましょう。
リミテッドスリップデファレンシャル（LSD）は、オープンディファレンシャルとよく似ています。違いは、すべてを送信する代わりに トラクションが最小のホイールへのトルク（オープンディファレンシャルなど）では、LSDは一部を送信します。 実際に牽引力を持っている車輪への力の。これは、ドライバーからの入力なしで自動的に行われます。
それでは、雪に覆われた私道のシナリオをもう一度見てみましょう。前車軸と後車軸の両方にLSDがあります。あなたは4WDを使用しています。トランスファーケースは、フロントとリアのLSDに同じ量の電力を送っています。左の車輪が雪の部分に当たった。すべてのパワーが左側に送られるのではなく（ディファレンシャルが開いている場合のように）、LSDはパワーの一部をより牽引力のある右側のホイールに送り、車を前進させます。
リミテッドスリップデフは、オープンデフに比べてトラクションが確実に向上します。ほとんどの4WDシナリオでは、適切なトラクションに必要なのはLSDだけです。ただし、LSDは依然として最適を提供しません 力の一部がまだより少ない牽引力で車輪に向かっているので、牽引力。まだホイールスリップの可能性があります。
LSDのもう1つの欠点は、トラクションが予測できないことです。 LSDはより少ない牽引力でホイールに動力を送りますが、動力は継続的に供給されません。グリップホイールが滑り始めると、もう一方のホイールに再ルーティングされます。これにより、トラクションが低下したときに車両が片側に引っ張られる可能性があります。基本的に、それはでこぼこした不均一な乗り心地を引き起こす可能性があります。
デフロックは、各ホイールのトラクションの違いに関係なく、車軸の各ホイールに同じ量のパワーを強制することで、物事を別のレベルに引き上げます。これにより、トラクションが高いホイールの方が、トラクションが低い状況で車を動かす可能性が高くなります。
デフロックは通常、ドライバーが関与しますが、自動デフロックを備えた4WD車もあります。
車両によっては、ロックディファレンシャルをリアアクスルに配置し、フロントにオープンまたはリミテッドスリップデフを配置することも、フロントアクスルとリアアクスルの両方にロックディファレンシャルを配置することもできます。
2つのロッキングディファレンシャルを備えた4WD車両は、真を提供します 4WD —状況に関係なく、4つの車輪すべてが同じ量の動力で回転します。車両の片側の車輪が完全に地面から離れている場合でも、まだ地面にある車輪は一定量のトルクを受け取り続けます。
デュアルロッキングディファレンシャルは通常、岩の上を運転するなどの極端なオフロードを行う4WD車両でのみ使用されます。ほとんどの平均的な人々にとって、フロントアクスルとリアアクスルの両方にLSDを備えた4WD、またはフロントLSDを備えたリアロッキングディファレンシャルを備えているだけで十分です。
このビデオは、オープンディファレンシャル、リミテッドスリップデファレンシャル、およびロッキングディファレンシャルでの4WDのトラクションがどのように見えるかを示す優れた例です。
4WDで運転するには、いくつかのノウハウが必要です。トラクションの低い運転状況に直面している場合にのみ使用してください。トラクションが大きい場合（乾いた舗装の場合など）に使用すると、整備士に迂回することで陸路での冒険が短くなります。
これがなぜそうなのかを理解するには、左輪と右輪の間、および前輪と後輪の間で曲がるときに起こっている戦いを理解する必要があります。 
車が曲がるとき、曲がるには各車輪が異なる距離を移動する必要があります。
前に説明したように、車が曲がるとき、外側の車輪は内側の車輪よりも遠くに移動する必要があります。内側のホイールに追いつくために、外側のホイールはわずかに速く回転する必要があります。オープンでリミテッドスリップデフがこれを可能にします。
ただし、2つの車輪がロックされ、同じ速度で一緒に移動している場合（ロックディファレンシャルを使用した場合のように）、車軸を動かし続けるには、内側のタイヤを滑らせるかスキップする必要があります。これは、土や雪で覆われた道路では問題になりません。これらの運転状況ではトラクションが少ないため、タイヤはあまり摩耗したり裂けたりすることなくスライドできます。
デフロックをかけた状態でドライ舗装を同様にオンにしようとすると問題になります。外輪は内輪に追いつくために速く進みたいのですが、内輪でロックされているため、できません。追いつくために、それは滑る必要があります、しかし舗装にたくさんの牽引力があるので、この滑走はあなたの外側のタイヤからがらくたをかみ砕きます。舗装路でのその激しい横滑りは、車軸に大きなストレスをかけます。
したがって、4WDドライビングテイクアウェイ＃1：4WD車両に、一方または両方のディファレンシャルをロックするオプションがある場合は、乾いた舗装路では絶対に行わないでください。タイヤが磨耗し、車軸が損傷する可能性があります。
曲がるときは、前輪と後輪の間でも戦闘が発生しています。前車軸の車輪は後輪よりも長い距離を移動する必要があります。ターン中に後輪に追いつくために、前輪はわずかに速く回転する必要があります。そうでない場合は、車軸が動き続けるために、後輪が滑ってスライドできる必要があります。
これは2WD車両では問題になりません。これは、非駆動車軸により、前輪が後輪よりも速く自由に回転できるためです。 4WDを使用すると、方向転換が問題になります。
覚えているように、4WDを使用すると、トランスファーケースがフロントドライブシャフトとリアドライブシャフトを一緒にロックします。それらは同じ量の電力、またはRPMをフロントとリアのディファレンシャルに送ります。このように前部と後部の駆動列を強制的に連動させると、4WDを使用してターンを行うときに、2つの駆動列の間に戦いが生じます。前輪は後輪に追いつくために速く進む必要がありますが、トランスファーケースと前輪駆動シャフトは前輪に後輪と同じ速度で進むように指示しています。これにより、両者の間に緊張が生まれます。
この緊張を和らげる1つの方法は、リアタイヤを少し滑らせて滑らせることです。そして、それは、土や雪のような低トラクションの状況で起こることです。なぜなら、それらは、曲がるときに前輪が滑ったり滑ったりするのに必要な「ギブ」を提供するからです。
しかし、4WD車両が多くの牽引力を備えた乾いた舗装路を曲がっているとき、その「与える」ことは存在しません。タイヤが滑ったり滑ったりすることはありません。したがって、これにより、前輪と前輪駆動列の間に綱引きが発生します。曲がるとき、前輪は良い牽引力と幾何学によって後輪より速く回転するように強制されます。しかし、フロントドライブシャフトは、リアドライブシャフトが後輪に供給しているのと同じRPMを供給しています。フロントドライブシャフトは基本的に前輪に「Hey！他のみんなと同じスピードで行こう！」前輪自体が「ノープ！」と言っている間
両端で回転ギアに接続されているバーを想像してみてください。歯車はバーを同じ方向に回転させますが、一方の端がもう一方の端よりも速い速度でバーを回転させています。それは基本的にあなたのホイールとフロントドライブシャフトの間で起こっていることです。 
4WDを作動させた状態で舗装をオンにするたびに、フロントドライブトレインに何が起こるかを視覚的に示します。
前輪とフロントドライブシャフトの間のこの戦いは、車軸からトランスファーケースまで、フロントドライブトレインのすべての部品にストレスを与えます。フロントドライブトレインに沿ったギアとトランスファーケースのギアは、結合とジャミングを開始します。これは「ドライブトレインバインディング」または「ワインドアップ」と呼ばれ、4WDドライブトレインを真剣にジャッキアップする可能性があります。
運転中に車がぐちゃぐちゃになっている場合や、4WDを解除して2WDに戻すことが不可能な場合は、駆動列が拘束されるケースがあることがわかります。ゆっくりと後方に運転することで、駆動列のワインドアップを「巻き戻す」ことができる場合もありますが、常に機能するとは限りません。乾いた舗装で4WDを特に速く回すと、それによって生じる張力により、フロントドライブトレインの最も弱いリンク（Uジョイント、ディファレンシャルギア、トランスファーケースギア、ドライブシャフトなど）が破損する可能性があります。
あなたが舗装で4WDで運転することで逃げることができるとあなたが思わないように、しかしただまっすぐに行って、注意を払ってください。ホイールのタイヤ空気圧が異なると、4WDで舗装路を直進している場合でも、このワインドアップが発生する可能性があります。高速道路を誤って4WDで直進した後、この男のトランスファーケースに何が起こったのか見てみましょう。
したがって、4WDの運転の持ち帰り＃2：乾いた舗装で4WDを使用しないでください。ドライブトレインをジャッキアップするだけです。
さて、あなたは行きます。パートタイム4WDがどのように機能するかについての入門書。お役に立てば幸いです。 4WD車を購入したことがない場合でも、少なくとも、次に4x4が会話に登場したときに、人々が何について話しているかを知ることができます。 Gearhead 101の次のエディションでは、フルタイム 4WDとAWDが機能します。