4WDの最高速度と2WDの最高速度とメリット

Question

最近4WDと2WDのメリットは何なのかと考えています
自分の考えであっているか教えてください。

4WDはトルクをすべてのタイヤに平等に配分して（タイヤサイズが同じ場合）タイヤひとつにかかる走行抵抗を減らし、小さいトルクでも動かすことができる（ひとつに小さい）

2WDは2輪しか回らないので、駆動輪には4WDよりも多くのトルクをかけなければならない
その代わり低μ路面だと、駆動輪に大きな力が加わってしまうので、スリップしやすい
駆動しないタイヤの分の走行抵抗を駆動輪でカバーするので駆動輪ひとつにかかるトルクが大きくなる

よって最高速度は変わらない

補足

重量は変わらない、アテーサのようなものだと思ってもらえればうれしいです

Answer 1

●走行抵抗
最高速度に影響するのは、走行抵抗です。平坦路の一定速走行であれば、

★ 走行抵抗馬力＝転がり抵抗馬力＋空気抵抗馬力＝出力×伝達効率

です。ここで、車体形状が同じとすれば、違いは転がり抵抗になります。通常、転がり抵抗馬力は

★ 転がり抵抗馬力＝転がり抵抗係数μ×車両総質量×重力加速度×車速

なので、もし車両総重量が4WDと2WDで同じ（現実ではありませんが）とし、各タイヤのヒステリシス・ロスが同じ（これも4WDと2WDで重量配分が異なるため、異なりますが）とすれば、差異は、伝達効率になります。

伝達効率は、4WDには、必ずトランスファーがあるため、これを含む4WDユニットによるロス分が発生します。もし4WDの伝達効率が2%低下したとすれば、走行抵抗馬力が2%低下したことと同じになります。そうなると、最高速度は、少し低下します。実際に計算してみましょう。

●計算例 （軽自動車での例）

車速＝167km/h＝46.4m/s

転がり抵抗馬力
＝転がり抵抗係数μ×車両総質量×重力加速度×車速
＝0.015×910(kg)×9.81(m/s2)×46.4(m/s)
＝6211.8W
＝6.21kW
＝8.3PS

空気抵抗馬力＝（１／２）×空気抵抗係数Cd×空気密度ρ×前面投影面積×（車速の３乗）
＝0.5×0.382×1.21(kg/m3）×1.62(m2)×（46.4の3乗）(m3/s3)
＝37375W
＝37.4kW
＝50.1PS

全走行抵抗馬力
＝転がり抵抗馬力＋空気抵抗馬力
＝8.3＋50.1
＝58.4PS

駆動馬力
＝全走行抵抗馬力／伝達系数
＝58.4／0.92
＝63.5PS

●伝達効率が2%低下した場合

車速は 167km/h から 165.76km/h に低下します。

例えば、BMW 5シリーズの2WDと4WDでは、次のような差異があります。

2WD 525i 最高速度＝248km/h 80→120km/h時間＝7.8秒 コンビ燃費＝13.5km/L
4WD 525xi 最高速度＝240km/h 80→120km/h時間＝8.7秒 コンビ燃費＝12.3km/L

この5シリーズの場合、伝達効率の差は数%あるようです。

●4WDはなぜ良いか
ドライ路では、上記のように最高速度は2WDが有利です。しかし低μ路であったり、出力が非常に大きい場合には、路面への伝達効率の差が効いてきます。

例えば、100馬力の出力があり、各輪の路面摩擦係数によるトラクションが30馬力しかないとき、2WDでは、30＋30＝60馬力しか路面に伝達できません。しかし4WDで、前後輪トルク配分が50:50であれば、各輪へは25馬力ずつなので、100馬力の出力がいかせます。

またコーナリング時には、各輪への駆動力とコーナリングフォースのベクトル和が摩擦力になるのですが、同じ摩擦力であれば、各輪への駆動力が小さくなるほど、コーナリングフォースを大きく取ることができます。つまりより安定したコーナリングが可能になります。

●最近の4WD
最近のベンツやBMWの4WDは、「よく走るため」の4WDです。横滑り防止装置は、通常、ヨーセンサ＋ABS＋トラクション制御などから構成されます。ここでトラクションはエンジン出力を落とすしかできないのが実情です。しかしアクティブ・トルク・スプリットが可能な4WDであれば、トルク配分を変えられるため、エンジン出力の低下代は小さくなります。つまり速く走れるわけです。

ご参考になれば幸いです。

質問者からのお礼コメント

E60さん、エスティマ乗りさん、参考になりました。
皆さんもありがとうございました

Answer 2

①4WDはトルクをすべてのタイヤに平等に配分して（タイヤサイズが同じ場合）タイヤひとつにかかる走行抵抗を減らし、小さいトルクでも動かすことができる（ひとつに小さい）
①フルタイムの場合は合っているかも、最近はトルク可変式が多いので一概には言えない。

②2WDは2輪しか回らないので、駆動輪には4WDよりも多くのトルクをかけなければならない
②多くのトルクをかけなければならないと言うよりは掛かってしまう。の方が正しいのでは、

③その代わり低μ路面だと、駆動輪に大きな力が加わってしまうので、スリップしやすい。
駆動しないタイヤの分の走行抵抗を駆動輪でカバーするので駆動輪ひとつにかかるトルクが大きくなる
③その通りだと思います。

④よって最高速度は変わらない
④一概には言えません。車種やセッティングで変わると思います。

ちなみに私は現行のエスティマ３.５の４WDに乗っていますが、ＦＦ状態と４ＷＤ状態では０－１００ｋｍ／ｈまでの加速時間はＦＦ状態の方が約１秒位速いです。このことから、４ＷＤにするとメカニカルロスが有る事が考えられますので、４ＷＤの方が同じ車種なら最高速度は遅い様な気がします。
又、他の方も書いている様に、２ＷＤ車に比べて車重が１００ｋｇ近く重いので不利かと思います。
同一車種で２ＷＤと４ＷＤを乗り比べると重さの違いがはっきり分かると思います。

Answer 3

＞よって最高速度は変わらない

結論までの考察がちょっとおかしい。が、ともかく、最高速度は変わらないと言える。（ただし、ドライブシャフトなどの動く部分は、２WD時も４WD時もまったく同じように動いているという条件で）

Answer 4

じゃあ重量はどーすんですか？
同じ車種でも2WDと4WDじゃ全然違います、4WDは2WDより数百kgは重くなりますよ。
同じ車でまったく性能が同じなら軽い2WDのほうが最高速度は上です。


補足に回答：それなら最高速度は変わらないと思いますが最高速度に達する時間は4WDの方が早いです。
まず加速で差がつきます、4WDのほうがトラクションが高いですから。

結論は最高速度は変わらないが最高速度に達する時間は4WDの方が早いです。

Answer 5

メカニカルロスが計算に入ってませんよ。

Answer 6

乗ってみな☆
(-_-)v-~~~すぱぁ～☆

体で感じる」んだ☆
＼(◎o◎)／おぉ～☆

と…いって…
200…300で…ぶっ飛ばせる」ご時世ではないし…
(・ω・)/

軽自動車」で…
同じ道を☆2WD☆4WD☆乗り比べてみな
(b^-゜)
100辺りで…違い」が
よくわかるよ☆

ターボorＮＡ」も
ＦＲorＦＦorＭＲorＲＲ」も
違いを感じたい」なら☆軽自動車で乗り比べれば☆
わかりやすい
(b^-゜)

今の普通車なら…
100辺りじゃ☆変化なんて☆わからない」もの
┐(´ー｀)┌