スポーツカー以外は不必要? トルセンとかヘリカルとか謎の用語が飛び交う「LSD」とは

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この記事をまとめると

■スポーツカーなどでよく聞くLSDとは何かについて解説している■LSDは簡単にいえばデファレンシャルギヤの働きを制限する装置■装置の仕組みはいくつかありクルマの目的で使い分けられる

スムースにクルマが曲がるための装置の働きを「制限」するもの

 自動車好き、走り好きなら「LSD」の3文字に着目する人も少なくないだろう。LSD、すなわちLimited slip differential、日本語訳すれば差動制限装置のことで、差動とは旋回のため左右輪の回転数を変えるデファレンシャルギヤのことを指している。デファレンシャルギヤの必要性については、旋回中に左右輪の回転数が異なること(旋回外輪が旋回内輪より多く回転しなければならない)に対処したものであることはよく知られているが、LSDは、その旋回運動をスムースに行うために設けられたデファレンシャルギヤの働きを制限するための装置である。 では、なぜデファレンシャルギヤの差動を制限する装置があるのか、ということになるのだが、デファレンシャルギヤには旋回中の外輪と内輪に対して、それぞれ適切な回転数になるよう回転差を作り出す働きがある反面、片輪が無負荷、あるいはそれに近い状態となった場合(片輪が低μ路と接地した状態、あるいは溝などに落ちた状態)には、その構造上、反対側の接地した車輪に駆動力を伝えることができなくなってしまう。 LSDは、片側のタイヤが空転(無負荷)する状態になった場合、左右の回転差を作り出しているデファレンシャルギヤの差動を制限し、もう一方の接地しているタイヤに駆動力を伝える装置である。極端に言えば、スムースな旋回が出来るよう左右輪に回転差を作り出しているデファレンシャルギヤの働きを制限し、代わりに駆動力を伝えるようにした装置である。 ただし、この差動制限を行う範囲(強弱)は、LSDの方式や設定により、異なったものにすることができる。もっとも極端な例は、ロックドデフで、その名のとおり差動機能を完全になくしたデファレンシャルギヤだ。左右輪の接地状態にかかわらず、常に100%の駆動力を左右輪に伝えることはできるが、旋回中の回転差を作り出せないため、旋回運動は非常にギクシャクとしたものになってしまう。この方式は、常に最速を目指すレーシングカー、あるいは泥濘路などで確実な走破性を確保しなければならないオフロード型4WD車で、常時固定式、あるいは選択作業によってデファレンシャル機能の働きを完全に制限する方式である。 逆に、旋回中、一方のタイヤが空転し、その反対側のタイヤに駆動力が伝わらなくなるのは困るが、だからといってデフ機能を完全に制限してしまうのも具合が悪い、ということで考え出されたのが差動制限装置、LSDである。

システムはいくつかある

 もっとも基本的な方式は、多板クラッチの摩擦力を利用して差動制限を行う機械式である。メリットは、大きな差動制限を行うことができること、イニシャルトルクを可変させることで効き方や差動制限力を調整できることなどだが、定期的なメンテナンスが必要なこと、装置の摩耗が早いこと、LSDが効いた状態での運転操作がやや難しくなることなどから、現在は競技用を主体として使われる方式である。 一方、穏やかな効き方で実用性能を損なわない差動制限方式の代表例が、メーカーが好んで採用するVCU(ビスカスカップリング)方式である。回転差によって作動する方式であることから回転感応型とも言われる。クラッチプレートとシリコンオイルによって構成され、廉価でシンプルな構造ながら差動制限が行える装置として重宝がられたが、伝達力が弱く、反応に時間差があることなどから、競技用あるいはスポーツカー用のLSDとしては、あまり向く方式ではないと判断されていた。なお、VCUは、単体で4WD車のセンターデフ(スタンバイ式4WD)として使われたり、ギヤ式センターデフの差動制限装置として使われたりと、幅広い対応力も備えている。 このほか、自動車メーカーが採用する方式としては、プラネタリーギアを使うシステムがある。トルクセンシング型LSD(トルセン型)と呼ばれるもので、これはVCUの回転感応方式と異なり、デファレンシャルギヤに大きなトルク反力を受けると差動を制限するトルク感応型であることが特徴だ。大きな負荷で走り続けるスポーツ走行や高速走行では反応が速く、駆動力の安定した伝達や走安性に優れるが、アイスバーンや積雪路といったトルク反力の発生値が低い状況では、LSDとしての機能は低くなる。 また、同じトルク感応型だが、プラネタリーギヤにヘリカルギヤを使うことからへリカルLSDと名付けられた機構もある。 差動装置(デファレンシャルギヤ)は、旋回運動中にスムーズで違和感のないクルマの動きを作り出すことを目的に考え出されたものだが、そのスムースな動きを確保する代償として駆動力が伝わらなくなる不具合を問題視し、対策したものがLSDである。言ってみれば、両者の関係は矛盾する立場にあり、いずれかを重要視するともう一方がもの足らなくなる、いわゆるないものねだりの状態となるが、専業メーカーによる市販品(機械式が圧倒的に多い)は性能優先、自動車メーカーが採用する方式は使いやすさを重視する視点で設定されている、と理解してよいだろう。

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