2WDに比べ4WDの方が雪道に優れている理由を素人でも分かりやすく教えて頂きたいです。

Question

補足

雪道の他に、スタックしてしまいそうな砂道や泥道でも同じ事が言えますか？

Answer 1

すでにご存じの内容ばかりでしたらすみません。最後までお付き合いいただけましたら幸いです。


■ タイヤの出力負担

仮にエンジンが100馬力だとしたら、2WDは駆動輪2輪で100馬力を路面に伝えて進みます。1輪当たり50馬力の負担です。
これが4WDになると前後輪で50馬力ずつ。1輪当たり25馬力の負担に下がります。

■ タイヤグリップの限界

タイヤのグリップには上限があって、仮にそのタイヤが1輪当たり40馬力まで滑らずに耐えられるグリップがあるとします。

上記の例では、2WDを動かすには、1輪当たり50馬力の負担となるので、タイヤが持つ40馬力までのグリップでは限界を超えています。結果、グリップが負けてタイヤが空転します。

しかし4WDであれば1輪当たり25馬力の負担しかかからないので、グリップにはまだまだ余裕があります。よってタイヤは空転せずに進むことができます。

滑りやすい雪道では、タイヤのグリップが下がりますので、クルマを動かすのに1輪当たりの負担の少ない4WDが有利になります。

■ ブレーキ時はむしろ不利

しかしフットブレーキは2WDも4WD も4輪にブレーキをかけるので、どちらも条件は同じです。同一車種であれば、むしろ重たくなる4WDのほうが制動距離が伸びやすくなります。4WDの雪道での過信は禁物ですよね。

より細かい条件を加えると分かりにくくなるので、簡単に記載しました。ご不明な点などございましたら、追加でご質問いただけましたら幸いです。長くなり失礼いたしました。

＜追加のご質問について＞

Q)雪道の他に、スタックしてしまいそうな砂道や泥道でも同じ事が言えますか？

A)基本は同じです。エンジンの出力を路面に伝えられるのは、4本のタイヤと路面の接地面のみだからです。タイヤ1輪当たりの持つグリップにゆとりがあるほどスタックしにくいです。

しかし、路面によって有利な条件が異なります。
その説明の前に、いくつか車両構造の整理をしておきますね。

・車重は軽いほど有利
・重心は低いほど有利
・最低地上高は高いほど有利
・車輪は大きいほど有利

車体が重たくなるほど、加速が悪くなり、制動距離が伸び、コーナリング性能も不利になります。そして重心が高くなると更に状況は悪化します。例えば、ミニバンやランクル等の重たく重心の高いクルマはこれに当てはまります。車重があると路面にタイヤを押し付ける圧力が強まりタイヤのグリップは高まります。しかし、その圧力は平坦な道か緩い斜度までの効力。斜度が急になるにつれてその重量は、路面への接地圧力よりも、坂道を落下するエネルギーに強く作用するようになります。重心が高いと例えば急な上り坂では前輪の接地圧力が抜け、後輪に重量が集中しやすくなるため４輪のグリップが生かしにくくなります。一方で重量があると、川を渡るとき等は流されにくく有利になります。最低地上高があるほうがいいのは説明不要ですね。車底が引っかかるほど不利なことはありません。また、車輪が大きいほうが路面の凸凹にタイヤがハマりにくく有利です。ランクル等の車輪が大きく、重たく重心の高いクルマの有利な点、不利な点がわかると思います。例えば、悪路であればランクルは強いですが、スケートリンクのような平らなアイスバーンでは、ランクルよりもランボルギーニ・アヴェンタドール等の方が有利というわけです。

これらの情報を基本に追加質問の砂漠や泥道の説明をします。

■砂漠
アイスバーンでは１平方センチメートル当たりの圧力が高まると、より高いグリップを得られるので、タイヤが細いほうが有利な場合あります。一方、砂漠で重要なのは車輪が砂に埋もれないようにすることです。砂の上にゴルフボールと鉄の玉を置いて振動させると、重たい鉄の方が早く砂の中に埋まっていきます。従って、重量が軽いほど砂漠でも有利です。車輪も幅広く大きいほうが埋まりにくいです。また、固いものよりも、柔らかいほうが埋まりにくいので、タイヤの空気圧を抜くことで埋まりにくくします。

■泥道
単純に路面がつるつるとした滑りやすい硬い泥道はアイスバーンと同じ条件です。一方、タイヤが埋もれやすい泥濘（ぬかるみ）では、車輪が埋もれることが不利に作用するので砂漠と同様な対処になります。

これでご説明になっておりますでしょうか。ご不明な点などございましたら追加でご質問いただけましたら幸いです。

Answer 2

タイヤで考えます。
例えば質問者さんが1,500㎏のＦＦ（2WD）に乗っていました。
その車は1輪あたり1,000㎏までの重量を動かすことがきるスタッドレスタイヤを持っていました。
ＦＦならエンジンが2つのタイヤを回しますから、舗装路面や少しの積雪のある路面程度なら2,000kgの車まで動かすことができるので走ることができます。
ところが、急な登り坂や、平たん路面でも凍結している、雪が深い、などの条件ではタイヤが動かせるのは１輪あたり500kgまで低下してしまいました。
すると２つのタイヤを回しても1,000㎏までしか動かせないので空回りしてしまい、1,500㎏の車を動かすことはできなくなりました。
さて、同じ条件でも4WDなら１輪あたり500kgまでしか動かせなくても4輪合計で2,000㎏までは動かせるので1,500kgの車は動かせるようになりました。
ということではないかと。
私も素人なので、この例え話が絶対間違っていない、とも言えませんけど。

Answer 3

人間に例えるなら、
2WDは片足ケンケン。
4WDは二足歩行。

動物に例えるなら
2WDは人間の二足歩行。
4WDは、四足の動物。

Answer 4

FFの場合、後輪を前輪が引っ張らないといけませんから後輪は抵抗になりますけど、前2輪の摩擦力しかありませんから、駆動輪がスリップして走行しにくくなります。

FRの場合、前輪を押してあげないといけませんから前輪が抵抗になりますけど、後2輪の摩擦力しかありませんから、駆動輪がスリップして走行しにくくなります。

4WDの場合、全輪が駆動するので、前後輪を押したり引いたりする必要がないので抵抗がない。
また、摩擦力も全輪使えるので、スリップしにくく楽に走行できるのです。

簡単に言うとこんな感じです。

ですが、止まる時、2WDも4WDも4輪ブレーキは同じです。

Answer 5

雪道でヒトが転ぶのに犬ころは転ばない。

Answer 6

タイヤが4wdは、4つともエンジンの力で可動しますから、４本で車を動かします。
2wdは前2本のタイヤか後ろ2本のタイヤがエンジンの力で動きます。
登坂も4本なら登るけど、2本だと空回りして動かない事があります。
もう2本もエンジンの力が加わって回ってくれたら登る事が出来るかもしれません。
雪道の話しです。
前輪2本だけなら、登坂は空回りぐらいですみますが、後輪2本が回る車は突然後ろが横に滑りガードレールなどにぶつける人がいます。
後ろに人や重たい物を載せる人もいます。あっと言う間にガードレールにぶつけたりしないための対策です。
下り坂は、両方とも滑る可能性はあります。

Answer 7

二本足の人間より、四本足のカモシカが急な坂、山道、雪道を登れる。

Answer 8

エンジンで作った力を2等分するか4等分するかの違いです

1つのタイヤを回す力が弱いほど雪道では滑りにくいです