トランスアクスル？伝染; 感染？ AWD？ 4×4？自動車のドライブトレイン技術の説明

あなたは新しい車に何を求めているかを正確に知っています。あなたは強力な V8 エンジン、元気の良い 4 気筒、経済的なハイブリッド、または最先端の電気自動車を選択しましたが、考慮すべきもう 1 つの重要な問題がまだあります。それは、そのエンジンをどのような駆動システムに取り付ける必要があるかということです。後輪駆動？前輪駆動？全輪駆動？ 4×4？車が前輪、後輪、4 輪すべて、またはその中間のいずれによって駆動されるかにかかわらず、それぞれのシステムには長所と短所があります。

まず、基本事項について説明します。「ドライブトレイン」とは、エンジン、または電気自動車 (「EV」) の場合は、車に動力を供給する「モーター」と、伝染; 感染、エンジンの力を利用して車輪を回転させ、車を動かします。エンジンとトランスミッションは、実際には密接に結合している 2 つの別個の非常に異なる機械システムです。これらが一緒になってあなたの車を構成します ドライブトレイン、一部の人々からは「パワートレイン」とも呼ばれます。

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この記事は、考えられる各ドライブトレイン構成で何が予想されるのかについての一般的なアイデアを提供することを目的としています。個々の車のパフォーマンスは、装備やチューニングの方法によって大きく異なる可能性があることに注意してください。コルベットとリンカーンタウンカーはどちらも後輪駆動ですが、明らかに同じパフォーマンスではありません。その理由は次のとおりです。

パワー、定義

ここで説明する各ドライブトレイン構成は、エンジンのパワーを異なる方法でホイールに送りますが、車のパワーを正確に測定するにはどうすればよいでしょうか? 車に関して言えば、パワーは通常、馬力 (馬力単位で測定) とトルク (ポンドフィートで測定) の 2 つの方法で測定されます。

そして、はい、馬力の起源は馬にあります。実はこれは蒸気機関の発明者が決めた任意の数字です。 18世紀スコットランドの技術者ジェームス・ワット、自分のマシンの出力を荷馬の出力と比較したいと考えたときに考案されました。これは、746 ワット (同じ人物にちなんで名付けられた測定単位) の電気エネルギーに相当します。

馬力はエネルギーの一種です。それは車を道路で推進させるものであり、車を走らせるものです英雄的な最高速度が可能. ただし、実際に車輪を回転させるのはそれだけではありません。そのためには「トルク」というものが必要です。

トルクはねじる力です。ピクルスの瓶を開けたり、ネジを緩めたりするのと同じ力です。それは車を停止状態から発進させるものでもあります。ギアマニアが自分の車の「低速トルク」を自慢しているのをよく聞くのはこのためです。ピックアップトラックには多くの機能が備わっています。すばやく加速したり、重い荷物を動かしたりするには、トルクが必要です。必要。

つまり、車の走行能力は馬力とトルクの両方に基づいていますが、車を手に入れたらどうするのでしょうか? そこでドライブトレインの出番です。

後輪駆動: 本来の前進

フォードモデル T はエンジンが前部にあり、ドライブトレインが車輪を後ろに向けていました。当時、後続のほとんどの車が同じことをしましたが、それには十分な理由がありました。「後輪駆動」は、車のドライブトレインをパッケージ化する最も簡単な方法です。エンジンの動力を車輪に伝達するシステムは、車の長さ全体に広げることができます。下側。また、優れたハンドリングを実現するための最良の基盤でもあります。これはかなり良い取引のように思えますが、同じ長所が欠点になることもあります。

良い点から始めましょう。後輪に動力を供給すると、前輪がステアリングとブレーキのほとんどを処理できるようになります。前輪にも車を動かすよう要求すること、つまり 3 つすべてを行うことは、特に強力な車の場合、非常に難しい場合があります。したがって、後輪駆動はスポーツカーとそのドライバーにとって好まれるシステムとなる傾向があります。

前輪と後輪の役割分担により、運転がさらに楽しくなります。後輪駆動の非常に強力な車では、プロのドライバーは実際にアクセルペダルを使用して、後輪を少し回転させてコーナーを通過するのに役立ちます。これは、車の「リアによるステアリング」として知られています。アクセルペダルを使用してパワーを慎重に調整すると、後輪のトラクションに影響を与え、コーナーで車がわずかに回転できるようになります。これは「オーバーステア」と呼ばれるもので、「ドリフト」やハリウッドのカーチェイスで煙を立てて滑り回る動きの背後にある魔法です。しかし、家では試さないでください。

ハリウッド映画のスタントドライバーでない場合、ホイールのグリップを弱める機能は少し問題になる可能性があります。通常、後輪駆動車は後車軸にかかる重量が少ないため、本質的に他の車よりもトラクションが低くなります (したがって、車輪を空転させる能力が低くなります)。つまり、路面が滑りやすくなると、後輪駆動システムの車輪が空転しやすくなり、車が滑って制御不能になる可能性があります。トラクションコントロールなどの最新の安全システムは、この問題を回避するのに役立ちますが、この高度な運転テクニックを学びたい場合は、プロの運転クラスを受講してください。間違ったやり方をすると、衝突や衝突、あるいはそれ以上の事態を引き起こす可能性があります。

もちろん、エンジンを後部、リアアクスルの上に配置すれば、トラクションの問題を解決できるように思えるかもしれません。ポルシェは当初からそれを実践しており、911 は世界最高のオールラウンドスポーツカーとして広く認められています。このレイアウトは独自のハンドリングの問題を引き起こすため、現在生産されている唯一の主流リアエンジン車でもあります。 1960年代のシボレー・コルベアを覚えていますか? とりわけ、後部に搭載されたエンジンによって生み出される異常なハンドリングダイナミクスは、この本を書いたラルフ・ネーダーの怒りを引き起こした。 どの速度でも危険 そしてコルヴェアを破滅させた。しかし、多くの熟練ドライバーを含む多くの人々は、ナダールの判断は間違っていたと感じており、今日ではコルヴェアは憧れのクラシックカーとなっている。誰が正しかったでしょうか？どちらも、ある程度はそうでした。間違ったやり方をすると、リアエンジン車は運転しにくくなる可能性があります。ポルシェやフォルクスワーゲンが証明しているように、正しく行えば、楽しく安全に運転できる車が生まれます。

後輪駆動にはパッケージングの問題もあります。ドライブシャフトとリアデフ（ドライブシャフトから車輪に動力を伝達する歯車機構）に十分な力を与えるためクリアランスがあり、車の中央を走る高いトランスミッショントンネルが必要で、車内とトランクをある程度占有します空間。後輪駆動車のインテリアの真ん中にあるあのこぶはここから来ています。

本質的に、後輪駆動は最も楽しいですが、実用的ではない方法です。雨、雪、氷が多い地域に住んでいる場合、トラクションが不足すると運転が難しくなることがありますが、最も優れたドライバーズカーのほとんどは後輪駆動です。フェラーリ 458 イタリアや BMW M5 のようなスピードの悪魔と議論するのは困難です。どちらも後輪駆動です。

前輪駆動: 主流の選択

後輪駆動の限界により、自動車メーカーは代替手段を模索し、今日の市場で最も人気のある構成である前輪駆動を思いつきました。ホンダシビックとトヨタカムリが好むセットアップは、単なる明白な方法ではなく、後輪駆動の逆です。多くの高性能車では後輪駆動が実用性を犠牲にして運転の楽しさを提供しますが、前輪駆動では実用性が第一で楽しさは二の次です。

前輪駆動の明らかな利点は、トラクションの向上です。エンジンが駆動輪の上に配置されているため、駆動輪を路面に押し付ける重量が大きくなります。これにより、前輪駆動車は冬や滑りやすい状況でも運転しやすくなります。

前輪駆動はさらに寛容です。特徴的なハンドリング特性はアンダーステアで、車がコーナーを曲がるときに前輪が回転していないような感覚です。ほとんどの人は、車のコントロールを失いかけていると感じると、本能的にアクセルを緩めてハンドルを切ります。この突然の反応は前輪駆動で最もよく機能しますが、オーバーステアのある後輪駆動車ではスピンを引き起こす可能性があります。

前輪を駆動する方が安全かもしれませんが、楽しみも少なくなります。前輪に駆動、ブレーキ、ステアリングを任せるのは至難の業です。人間はマルチタスクが苦手であり、車も同様です。強力な前輪駆動車には「トルクステア」があり、車が加速する際にエンジンの力によって車輪が実際にさまざまな方向に引っ張られます。それは決して楽しくありません。それが、ほとんどのスポーティな前輪駆動車が、フォードフォーカス ST、マツダスピード 3、フォルクスワーゲン GTI のような小型で適度に強力なハッチバックである理由です。

結局のところ、前輪駆動はパフォーマンスよりもパッケージングが重要です。ほとんどの前輪駆動車には、トランスミッションとフロントアクスルを一体化した「トランスアクスル」が搭載されていますが（これがその名前の由来です）、機能は通常の後輪駆動システムと同じです。トランスアクスルは、トランスミッションと車軸を別個に設けるよりもコンパクトであることに加えて、前輪駆動車のエンジンを横向きに取り付けることもできます。これにより、エンジンベイが小さくなり、客室のスペースが広くなります。トランスミッショントンネルとリアディファレンシャルがないため、車内とトランクのスペースも拡大しており、車内の中央に段差がありません。

全輪駆動: 両方の長所?

前輪か後輪かに関係なく、2 つの車輪だけを駆動することには、利点と同時に限界があることは明らかです。では、4 つすべてに電力を供給するにはどうすればよいでしょうか?

これを行う方法は複数あります。自動車メーカーは一般に「四輪駆動」と「全輪駆動」を別のものとして呼んでいますが、実際には 2 つの異なるシステムがあります。「4X4」として広く知られる最初のオリジナルシステムである四輪駆動は、トランスミッションからの後輪と前輪の両方に動力をリダイレクトします。「トランスファーケース」と呼ばれる機械装置を介して。これは、通常「4×4」が搭載されているタイプのジープなどのオフロード車に推奨されるシステムです。デカール。これは、人々が「四輪駆動」というフレーズを使用するときに通常話していることです。

運転席から見ると、四輪駆動車は明らかに時代遅れに感じられます。ほとんどの 4X4 対応車両では、ドライバーはシフターの横に取り付けられたレバーを使って手動で四輪駆動にシフトする必要があります。高級オフロード車では、特別なボタンを押す必要があります。ほとんどの場合、4X4 システムを搭載した車両は、状況が厳しくなるまでは二輪駆動のみを使用して移動します。 4WD 車は主にオフロード走行用に設計されているため、トラクションを向上および管理するためにローギアリングにも依存しています。マウンテンバイクでさまざまな地形を走ったことがあれば、ギアを変更できると作業が本当に簡単になることをご存知でしょう。 4x4 も同様です。ギアが低いと加速や鈍いハンドリングが制限される可能性がありますが、4x4 システムがなければ車両が立ち往生してしまうような障害物も乗り越えることができます。

4X4 機能を備えたほとんどの車両は、悪路を抜け出すと二輪駆動に戻り、通常どおりに走行できます。ここでは、ジープとレンジローバーの 4X4 アクションをいくつか紹介します。

2 番目のより一般的なオプションは、一般に「全輪駆動」または AWD と呼ばれる、電子機器によって管理される四輪駆動のバリエーションです。繰り返しになりますが、トランスアクスルは、後輪に動力を送信する 2 番目の出力シャフトによって前輪に動力を供給します。低く吊り下げるフロントディファレンシャルを必要としないため、これは公道走行車やスバルフォレスターのようなクロスオーバー車に推奨されるセットアップです。

新しい車や SUV に搭載されているコンピューター制御の全輪駆動システムにより、他の車と同じように運転することができます。ただ乗り込んで発進するだけです。通常、押すボタンや引くレバーはなく、AWD システムは常に「オン」になっています。コンピューターは車輪の速度を監視し、最もグリップ力の高い車輪にその場で動力を送ることができます。その結果、全輪駆動車や SUV は、道路上では二輪駆動車と同様に操作される傾向があります。エンジニアは前後のパワー分割を変更して、さまざまな運転状況に応じてさまざまな特性を提供できます。公道走行では前輪への駆動力を高めて巡航を容易にし、燃費を向上させる可能性があります。雪道を走行すると、すべての車輪がトラクションを維持するために機能し、何も変更を加える必要はありません。運転者。さまざまな車がさまざまな方法で AWD システムを使用しています。ファミリー向けクロスオーバー SUV は、パワーのほとんどを前輪に伝達するのに問題はないかもしれませんが、アウディ R8 やランボルギーニガヤルドなどのスーパーカーでは、後輪へのパワーが大きいほど走行性能が向上します。加速度。フレキシブルなタイプのシステムです。

全輪駆動の欠点はありますか? 全輪駆動システムは車の重量と複雑性を増加させるため、必要に応じて 4 つの車輪すべてを回転させるためにエンジンはより強力に動作する必要があります。これは、燃費が悪化することを意味し、オプションとして AWD バージョンを備えた車の基本価格は、二輪駆動バージョンよりも高くなります。また、購入者は適切な種類の車を市場に投入する必要があります。SUV、一部の高級セダン、ほとんどすべてのスバル以外では、選択肢も限られていますが、次のことに驚くかもしれません。どのような車ですかあなたはできる今度はAWDにします.

しかし、待ってください。それだけではありません。

電気モーターとより簡素化されたアプローチ

ハイブリッドと電気自動車 (EV) は、新しいタイプの全輪駆動を市場にもたらしています。電気モーターを使用して個々の車輪に直接電力を供給できます。 ホイール自体の中に、ドライブシャフト、トランスファーケース、複雑なトランスミッションは必要ありません。

のメルセデス・ベンツ SLS AMG エレクトリックドライブメルセデスのトップスポーツカーのバッテリー駆動バージョンです。ガソリンバージョンの単一 V8 エンジンと従来のドライブトレインを 4 つの電気モーターに置き換えます。この電動スポーツカーに全輪駆動のバランスとグリップを与えるだけでなく、4輪駆動のモーターは、コーナーで個々の車輪にブレーキをかけて、車を適切なコーナリングに導くために使用することもできます。ライン。 SLS AMG EVの走行動画はこちら各車輪の電気モーターで何が可能になるかを示しています。

複数モーターのアプローチはハイブリッド車でもうまく機能します。のポルシェ 918 スパイダーこれは間違いなくこれまでに作られた中で最も突飛なプラグインハイブリッドであり、2 つの電気モーターを使用します。 1つは前輪を駆動し、もう1つは車の後部の4.6リッターV8エンジンに取り付けられています。電気モーターはコンピューター制御されており、純粋に電気のみで車を駆動することもできるため、このような高性能車としては 918 という驚異的な燃費を実現します。今後のアキュラ NSX (下) は 3 つのモーターを使用しています。各前輪に 1 つ、後輪に 3.5 リッター V6 ガソリンエンジンを組み合わせた 1 つです。電気モーターを自動車でどれだけ多くの方法で利用できるかという点では、将来は大きく開かれています。

人気の中でテスラモデル S 電気自動車、スイカほどの大きさの単一の電気モーターが後輪の間に配置されています。電気モーターはガスエンジンよりもはるかに広い範囲で電力を生成するため、ほとんどの電気自動車には通常の意味でのトランスミッションがありません。つまり、電気モーターが駆動輪にほぼ直接接続されており、おそらくモーターと車輪の間に単純な減速機が接続されているため、ギアを変更する必要はありません。速く走るためには、電気モーターがより速く回転するだけであり、追加のギアは必要ありません。複雑なトランスミッションを使用せずに自動車を製造できるため、重量、コスト、複雑さが軽減されます。また、ほとんどの電気自動車で知られているように、非常に静かでスムーズな乗り心地を実現します。のために。ほとんどの電気自動車のドライブトレインはガソリン車に比べて非常にシンプルであり、信頼性の向上と所有者の修理コストの削減につながる可能性があります。

ここで疑問が生じます。1 台の車両に非常に多くのモーターとエンジンが詰め込まれているのに、ハイブリッド車や電気自動車の馬力はどうやって計算するのでしょうか? 最も簡単な方法は、エンジンと各電気モーターの出力を加算することです。自動車メーカーはこれを「システム総出力」と呼んでいます。前述のポルシェ 918 スパイダーを例に挙げると、ガソリンです。エンジンは608馬力を発生し、フロントモーターは127馬力を発生し、リアモーターは154馬力を発生します。これにより、総出力はなんと 887 馬力になります。

もちろん、電気モーターの出力は通常、馬力ではなくキロワット (kW) で測定されます。キロワットを馬力に変換するにはどうすればよいですか? 単純にキロワット数に 1.341 を掛けます (つまり、100kw x 1.341 = 134 馬力)。

ハイブリッドでは、電気モーターはバッテリーが充電されている場合にのみ電力を供給できるため、その電力のすべてを常に利用できるわけではないことにも注意してください。ハイブリッドには、ホイールに供給されるガソリンと電力の組み合わせを変えることで、完全電気走行、燃費、またはパフォーマンスを優先するさまざまなドライブモードが備わっていることがよくあります。これらのシステムはモデルごとに異なります。

ドライブトレインについて質問がある場合は、コメントでお知らせください。