本格的なＳＵＶ車に装備されているセンターデフロックってどういう機能ですか？本やウィキペディアで調べても難しすぎてよく分りません。

Question

免許を取ったばかりの初心者でもよく分るように教えてください。<(_ _)>
あと、トルセンＬＳＤ付トランスファーてのもよく分りません。プラドのカタログ見てるんですが↓
http://toyota.jp/landcruiserprado/dynamism/mission/index.html
「通常時のトルク配分「前40：後60」を、旋回加速時にはリヤ寄りにして優れたコーナーリング性能を発揮。」というのがよく分りません。通常ではダイヤルを「Ｈ4Ｌ」または「Ｈ4」にしてるみたいだけど、「Ｈ4Ｆ］や「Ｌ4Ｌ］または「Ｌ4」にすると駆動系はどう変わって、どんな点でメリットがあるのでしょうか？

補足

回答の「旋回時にリア寄りにする理由」の「前後に同じ駆動力配分をすると、前が先に限界に達して曲がらなくなってしまう」とありますが、曲がらなくなってしまうのはどんな路面状況でしょうか？

Answer 1

まず、センターデフロックについて。
車は、カーブする時に、前後輪の通る軌跡が違うので、後輪の方が回転数が少なくなります。
それを許容するのに、デファレンシャルギア＝作動ギアというものが付いています。
ところが、デフが付いていると、滑りやすい路面や、悪路で1輪が浮いてしまう様な場合に、駆動力が逃げてしまって動けなくなったり、うまく路面に駆動力が伝えられなくなってしまうのです。
それを防ぐ為にLSD（リミテッドスリップデフ）＝作動制限装置なるものを付けているのです。
トルセンというのは、ギアの歯面摩擦を利用した作動制限の方法です。

デフロックというのは、スタックして動けない様な時に、緊急避難的に使用する、デフの作動を完全に止めてしまう機構です。
最大のトラクション＝駆動力を得られるのです。
ただ、デフロックしてしまうと、交差点等では車が動けなくなってしまうので、緊急脱出時やオフロード時だけなのです。

次に、旋回時にリア寄りにする理由について。
車が曲がる時、フロントタイヤは操舵により、サイドフォース＝横力を発生しています。
よって、リアより仕事が多く、前後に同じ駆動力配分をすると、前が先に限界に達して曲がらなくなってしまうのです。
これをアンダーステアと言います。4WDの宿命です。
そこで、前輪の駆動力配分を少なくして、コーナリングの限界を高くしているのです。

H4は通常の4WD。 H4Lはデフロック、L4Lはローファイナルギアのデフロックです。
4L車はH4とL4のファイナルギア比の選択とデフロックスイッチが別になっているというだけです。
ローファイナルギアというのは、オフロード走行用に高いトルクでゆっくり走る為のギアで、トランスミッションの1～4速とは別のギアです。

補足について：
前が先に限界に達するのは（アンダーステア）、あらゆる路面状況で起きます。
ただ、ドライアスファルトの様な高ミュー路の場合は、そうとう飛ばして急カーブを曲がりつつ加速をする様な状況です。
雨の日や、オフロードではそれほど攻めていなくてもアンダーは出ます。

質問者からのお礼コメント

ありがとうございます。

Answer 2

「センターデフロック」の説明の前に「センターデフ」の説明から。

「センターデフ」とはその名の通り、車両の真ん中にあるデフ（デファレンシャルギア＝差動装置）です。前輪と後輪をつなぐプロペラシャフト（エンジンの回転を伝えるぶっとい鉄の棒です）の中間に付いていると思ってください。こいつの役割は車の前２輪と後２輪との回転の差（交差点を曲がる時にタイヤの通る場所が違うため前後で回転差が生じるのです）を吸収するためにあります。

デフが無いと前後（左右にもありますがここでは省略しますね）のタイヤが直結状態になり、アスファルトのような摩擦の大きい道路では曲がりにくくなります。例えばハンドルを回すのが異常に重くなったり、車がクネクネと変な動きをしたりします。直結状態だと前輪と後輪が同じ回転しか動かないので、曲がる時（急角度になればなるほど）前後のタイヤに回転差が生じるので、そのまま曲がると少なく回る方のタイヤがその場で空回りするような状態になります。デフがあるとそれが解消されると思ってください。

四輪駆動の車には必ずそのような機能が必要になるのです。ちなみに昔の四駆で二駆と四駆を切り替えできるものはセンターデフが無いものも存在しましたが、その場合アスファルト上では二駆で走行することが推奨されます。

で、「センターデフロック」の話ですが、「センターデフ」はアスファルト上では便利なものなのですが、砂地や雪道など摩擦の低いオフロード等ではデメリットが発生します。前後どちらかのタイヤに駆動力を伝えないのです。厳密には楽に回る方へ駆動力を伝えて、力のかかっている方へは駆動力が伝わりません。オフロードだと、雪でスリップして空回りするタイヤに駆動力を伝え、グリップしているタイヤに駆動力を伝えない結果となってしまうのです。これではせっかくの四駆も形無しです。

で、そういうときだけデフの機能を殺して、前後のタイヤを直結にするのが「センターデフロック」です。通常「フリー」のデフを「ロック」してしまうわけですな。

トルセンLSD付トランスファーとは、デフロックと絡んでくるのですが、ＬＳＤとは「リミテッド スリップ デフ」の略です。限定的にスリップを許すデフとでも訳すのでしょうか。デフのフリーの状態とロックの状態の中間のような働きをするもので、いちいちフリー状態とロック状態を切り替えなくても、回転差は解消しながら、前後輪両方に駆動力を伝えるという便利なヤツです。「トルセン」とはＬＳＤの仕組みの種類で、ビスカスＬＳＤやヘリカルＬＳＤなんて名前のもあります。また機械的に、もしくは電子制御で駆動力を割り振れるタイプもあり、「トルク配分」と書いているのは電子制御で前後の駆動力を変えているのでしょうね。

前のタイヤの駆動力を減らせば前のタイヤが曲がることに使うグリップ力が上がるので（言い換えると駆動力が大きいと前に進む力が大きくなって曲がる力が取られてしまう）、曲がりやすくなるという理屈でしょうな。ＦＦ（前輪駆動）よりＦＲ（後輪駆動）がコーナリングがスムーズというのと同じ理屈です。

「トランスファー」は二駆と四駆を切り替えるためのもので、センターデフにもつながっています。よって、便利なＬＳＤが付いた二駆・四駆切替え装置とでも考えてください。ちなみに便利なＬＳＤですが、やっぱり本格的に駆動力を伝えるには少し弱いので、必殺技として「ロック」状態はやっぱり必要なんですね。この「ロック」が付くか付かないかが本格四駆か否かという判断材料にもなります。

余談ですが、ベンツのゲレンデワーゲンには前（前輪の左右間）・中（前・後輪間）・後（後輪の左右間）全てのデフにそれぞれロック機構が付いてます。完璧ですね。

「Ｈ４」はハイスピードの四駆、「Ｈ４Ｌ」はハイスピードの四駆のセンターデフロック、「Ｈ４Ｆ」はハイスピードの四駆のセンターデフフリー、「Ｌ４」はローギヤーの四駆（この場合自動的にセンターデフはロックでしょうからわざわざＬの表示が無いのかも）です。車によっては「２Ｈ」というハイスピードの二駆というモードがあるものもあります。燃費節約の効果があるんです。「ハイスピード」は普通の街中用のギアで、「ローギヤー」はとんでもなくゆっくりと歩くような速度で走るオフロード用の遅い（その代わりパワーのある）ギアですね。

最後に「補足」の回答ですが、曲がらなくなるのはアスファルトもオフロードも含め全ての路面状況だと思います。スピードを出して曲がって、タイヤのグリップの限界が来ればそのまま真っ直ぐ突っ込んでしまうような状況です。その限界が来るのを少しでも遅らせるために、前輪の駆動力を抜いて（下げて）前輪に曲がることに集中させるのです。

回りくどく長ったらしい説明になってしまいましたが、いかがでしょうか？