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16.11.25

アピオTSジムニーのトリセツ[vol.1]クロカン4WDってナンダ?

「ジムニーってどんなクルマ?」「どんなことができるの?」
そんな疑問に答えるために、今月からスタートした新企画。
ジムニーの基礎知識やTSジムニーの紹介、様々なパーツの用途などなど。
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第1回目はクロスカントリー4WDとは? というおハナシ。

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オフロードを走るための4WD

基本的なテクニックを身に付ければ、驚くようなシチュエーションを走れるのがジムニー。アピオのTSシリーズは、ノーマルジムニーよりもさらに多くの人が安心して悪路を走れるように、チューニングしてある。

昨今、4WD(四輪駆動)は珍しいものではなくなりました。生活用軽自動車をはじめ、SUV(スポーツ・ユーティリティ・ヴィークル)など、様々なタイプのクルマに採用されています。昨今の4WDシステムは悪路を走るためというよりも、雨や雪、コーナーなどで安定して走るためのものという位置づけが強くなってきています。

ですが、元はと言えば4WDは、道がまだ舗装されていなかった時代の悪路やオフロードを走行するために考えられました。多くのクルマはFF(前輪駆動)やFR(後輪駆動)といった二輪駆動。つまり、エンジンが発生する駆動力で、前二輪か後ろ二輪しか動かしていません。

例えばFFの場合、前輪が大きな段差を越えたとしても、人や荷物を乗せて車両後部が重い場合などは、後輪が動かないために段差を乗り越える力が足りません。 FRの場合は、後ろからクルマを押す力だけになるため、前輪が段差を乗り越える力が足りないのです。

前で引っ張る力と後ろから押す力が両方あれば、悪路も走れるだろう…という考えで生まれたのが四輪駆動システムなのです。

さて、4WDと言ってもその種類は様々。大きく分けると、フルタイム4WDとパートタイム4WDになります。フルタイム4WDは、自分が切り替えなくてもクルマが自動車的に二輪駆動と四輪駆動を切り替えます。最近のフルタイム4WDはコンピューターが路面状況や車両の挙動を判断して、四輪に駆動力を細かく配分するようなシステムもあります。

パートタイム4WDはトランスファーという、前後輪に駆動力を切り替えるメカを持っています。手動でFR、もしくは4WDが選べます。また、4WDのローギヤを備えており、このギヤを選ぶとより大きな駆動力を必要とするドロドロの道や岩場、深い雪などを進むことができるようになります。

二輪駆動は乾燥した舗装路を走る時のためにあります。少しでも燃費を良くし、またタイトコーナーブレーキング現象(後に詳細を解説)を防止するためです。

ちなみに昨今のSUVはほとんどがフルタイム4WDシステムを採用しています。電子制御によって細かい駆動力配分を四輪に行い、優れた悪路走破性を発揮します。一方、ジムニーなどの本格的にオフロード走行をするクロスカントリー4WDは、パートタイム4WDを採用していることがほとんどです。パートタイム4WDを採用している理由はひとつ。それは電子制御デバイスを使っていないので、ハードなシーンにおいて信頼性が高いからです。

もちろん現在の電子制御デバイスは十分な信頼性を確保していますが、もしそれが壊れてしまった場合、果たして4WDで走るかどうか。舗装路なら二輪駆動でも走るでしょうが、ジャングルなどでは脱出が困難になります。機械式パーツで構成されるパートタイム4WDなら、そのリスクをより避けることができるというわけです。

ラダーフレームというクロカン4WD独特の構造

ジムニーの基本的なシャシー構造。1:エンジン 2:トランスファー 3:ラダーフレーム 4:リジッド式サスペンション (写真はスズキHPから)

SUVとクロスカントリー4WDは、ボディ構造も大きく異なります。SUVはより軽量化を図るため、モノコックボディという構造を採用しています。モノコックボディは簡単に言えば、鋼板を折り曲げて箱状にしたものです。鋼板はちょっとした力で曲がったり凹んだりしますが、箱形状にするとお互いの張力で剛性を保ちます。ティッシュのボックスや段ボール箱も紙ですが、かなり強い力に耐えるのと一緒です。

この鋼板の箱にサスペンションが取り付けられたり、エンジンが載せられているのです。ですが、いくら剛性を保っているとは言え、路面がガタガタだったり、岩にボディをぶつけたりする可能性があるオフロードでは、車体が大きく破損したり、歪んでしまったり可能性があります。

そこでクロスカントリー4WDは「ラダーフレーム構造」というボディ構造を採用しています。その名の通り、ベースはハシゴ形の鋼のフレーム。このフレームで路面からの様々な力を吸収します。また、多くの人や荷物を載せた時の荷重も、このフレームで支えます。

ボディは、別に組み立てられ、このラダーフレームの上に載せられます。サスペンションやエンジン、駆動系はすべてフレーム側に取り付けられます。極端に言えば、ボディがなくてもフレームだけで走ることができるのです。

ラダーフレーム構造なら、仮に悪路走行でボディが歪んでしまっても、ラダーフレームから下の構成パーツに破損がない限り走り続けることができます。またモノコックボディが箱状の鋼板という一体化されている構造に対して、ラダーフレーム構造は分割化されているため、故障や破損時のパーツの交換が容易で、各部のメンテナンスをしておけば、長い期間乗ることができるのです。

さてサスペンション形式が異なるのも、クロスカントリー4WDの特徴のひとつ。

SUVや乗用車は独立懸架式サスペンションを使っています。これは四輪が独立して動くようにできたサスペンションのことですが、四輪が別々に動くため路面追従性がよく、乗り心地の良さや高い運動性能を発揮します。一方で、軽量化を考えて造られているため、サスペンション自体が激しい衝撃や障害物へのヒットに弱く、場合によっては歪んでしまったりします。

そこでクロスカントリー4WDは「リジッド式」というタイプのサスペンションを使っています。これは前後とも左右のタイヤが1本の軸でつながっているサスペンションのことです。リジッド式のメリットはいくつかあります。

まず1本の軸で繋がっているため、非常に堅固で上からの荷重や下からの衝撃に強いということです。障害物が多少ヒットしても、簡単に歪むことはありません。次に凹凸のあるオフロードなど、片輪が浮いても、1本の軸でつながった逆側のタイヤが地面に押しつけられるため、駆動力が地面に伝わり続けます。これによって、前進する力が高まりまるわけです。

最後に構造上から、ダンパーやコイルを交換することで、容易にリフトアップが可能です。適度にリフトアップすれば、最低地上高や3アングル(別途解説)の数値が上がり、悪路走破性をより向上させることができます。

4WDに入れる前にその特徴を理解しよう

前輪のホイールセンターにある「エアロッキングハブ」。エアポンプの作動で前輪のドライブシャフトと、タイヤ&ホイールとの断接を行う。

現在のJB23・10型ジムニーは、2WD↔4WDの切り替えはインパネにあるスイッチを押して行ういます。このようなスイッチ式になったのは2004年10月のマイナーチェンジ(5型登場時)からで、それ以前のJB23型や先代モデルのJA11型では手動のレバーによって切り替えていました。

前述しましたが、もう一度、4WDに切り替わるメカニズムをお伝えしたいと思います。2WD時は、エンジンからの回転力(駆動力)はミッションを通って、その後プロペラシャフトと呼ばれる軸でトランスファーに入ります。そして後輪に伝わっていきます。通常のジムニーは後輪の駆動力のみで走っています。

ちなみに二輪駆動がFFでなくFRなのは、荷物や人を後部に積んだ時に、後ろから押すように走ったほうが力強くスムーズだからです。

4WDと書かれたスイッチを長押しすると、ソレノイドによってトランスファーのギヤが動き、前輪に向かっているプロペラシャフトが動き始めます。これによって前輪にも駆動力が伝わり、4WDになります。

ただし、4WDスイッチを押すと動くのは、実はトランスファーだけではありません。実は前輪タイヤの中央部に取り付けられた「エアロッキングハブ」というメカも動いているのです。

エアロッキングハブは前輪の左右をつなぐドライブシャフトとタイヤ&ホイールを切り離したり、繋いだりするためのものです。なぜ、このようなメカが必要なのでしょうか。2WDで走行している場合は、前輪はフリーで回っているだけです。いわばミニカーのタイヤと同じ状態で、転がっているだけなのです。

でも左右のタイヤが軸で繋がっていると軸も一緒に回ってしまうため、これが大きな抵抗になってしまうわけです。この抵抗が燃費の悪化を招き、また走行時の騒音に繋がるのです。そこで、軸の根元にフリーハブというメカを加えて、切り離しと接続ができるようにすることで、2WDは切り離して軽く回す、4WDはつないで駆動力をタイヤに伝えるというように考えられたのです。

オートフリーハブもソレノイドで断接が行われ、4WDをスイッチを押すと接続、2WDスイッチを押すと切り離しが行われます。

オートフリーハブには弱点があって、トランスファーのスイッチによって駆動方式の切り替えと同時に行えるという手軽さがある一方で、前進後退を短い時間の間に何度も繰り返す(スタックからの脱出時など)と外れてしまい、4WD時でも駆動力が前輪に伝わっていないということが発生してしまうのです。そのため、悪路をよく走る人の中には手動で断接を切り替える「マニュアルフリーハブ」に替えるユーザーもいます。 

上が2WDの状態。エンジンからの回転力(駆動力)は、トランスファーに入って後輪に行く。下はトランスファーを4WDにした時で、トランスファーのギヤによって前輪に駆動力が前輪にも配分され、四輪が駆動する。

さてハナシを元に戻しましょう。2WDから4WDの切り替えは4WDスイッチを長押しして行いますが、これは停止状態でなくてもOKです。意外と知られていませんが、100km/h以下で直進状態であれば、走りながら2WD↔4WDに切り替えることができます。

例えば、高速道路を走行中にいきなりの大雨が降ってきて車両の挙動が不安定…とか、冬道を走ってきたら急に路面が積雪があった…などのシチュエーションで便利です。これは2WD時と4WD時がトランスファー内部で、ギア比が1:1の等速ジョイントで接続されるからです。これはマニュアル式のトランスファーレバーでも一緒です。

ただし、コーナーを走行している時や、雪などでタイヤが空転している最中に4WDに切り替えると、メカを壊す恐れがあるのでやめてください。

2WDに戻すのは一旦停止して、2WDボタンを長押しする必要があります。また、乾燥した路面で4WDに切り替えるのはNGです(理由は次項にて説明)。

さらに、4WD-L(ロー)に入れる場合は、停止状態、しかも車体が平らな場所にいるという条件が必要です。5型以前のJB23型ジムニー(マニュアルトランスファー)は、坂道や斜面などでも4WD-Lにシフトチェンジすることができましたが、スイッチ式になってからはセンサーが働いて平らな場所でないとシフトチェンジできなくなくなってしまいました。

なおスイッチ式であれば、2WDから直接4WD-Lにシフトチェンジすることができます。4WD-Lに入れる場合は、4WDに変えるのと違う操作が必要です。AT車の場合はATセレクターレバーをNに、マニュアルミッション車の場合はクラッチペダルを完全に踏み込まないとシフトチェンジできません。

またトランスファーを操作する場合は、必ずエンジンを始動させて行ってください。エンジン始動させないでボタン操作をすると、メーター内の4WDインジケーターが点滅の状態になります。この場合は、トランスファーは動いていません。この状態でエンジンを始動させ、インジケーターが点灯状態になったらトランスファーが作動しています。

パートタイム4WDで気をつけたいコト

道なき道で、驚く走破性を見せるパートタイム4WDのアピオTSジムニー。でも、舗装路で4WDにするのは×。その理由は…。

昨今のSUVの中には、コンピュータが路面の状況を判断して、四輪の駆動力を自動で制御し、エンジン出力やブレーキまで制御して常にタイヤが空転しないようにしているモデルもあります。

ですが、4WDシステムに電子制御デバイスを使っていないジムニーは、そういった路面状況の判断を自分で判断し、アクセルもブレーキも自分で操作しなければなりません。つまり自分の経験と技術がなければ、ジムニーを過酷なオフロードで走らせるのは難しいということです。

反面、こうしたオフロード走行は走行するライン取りやクルマの挙動原理を理解しながらコントロールする必要があるため、欧米では頭を使うスポーツとして好まれています。

ジムニーを買ったばかりの人は、まず雪道や比較的荒れていない林道のダートなどで留めておくのがいいでしょう。また昨今はゲリラ豪雨などに見舞われることも珍しくないので、そんな時に4WDで走ると安全性が高まります。

センターコンソールにあるジムニーJB23型(5型以降)のトランスファー切り替えスイッチ。路面状況がめまぐるしく変化するような冬道でも、すぐに切り替えることができる。

一方、乾燥路で4WDに入れるのはNGな行為です。皆さんはデファレンシャルギヤ(通称デフ)という機構をご存じでしょうか。デフは駆動力が伝わっているタイヤ(駆動輪)の間にあるギヤです。タイヤは曲がる時に、弧の内側のタイヤと外側のタイヤでは、転がる距離が異なります。外側のタイヤのほうが内側のタイヤよりも多く回らなければ、曲がることができません。

もし左右のタイヤが1本の軸で繋がっているとしたらどうでしょう。ミニカーと一緒で、うまく曲がれないですよね。この回転差が合うように調整してくれるのがディファレンシャルギアです。

左右輪の回転差は前輪と後輪にあるデフが吸収してくれますが、4WDの場合は先に曲がり始める前輪と後から曲がる後輪の間にも回転差が生まれます。曲がり角などでは、前のタイヤはゆっくりと曲がろうとし、後ろのタイヤは逆に押し出そうとします。

この「押すな、早く行け」の状態によって、パートタイム4WDは乾燥して摩擦係数の高い道路では、曲がる時にギクシャクとしながら曲がってしまうのです。この現象を「タイトコーナーブレーキング現象」と呼びます。オフロードや雪道などの摩擦係数が低いが路面では、タイヤがスリップするためにこの現象を感じにくいのです。

低速ならまだギクシャクするだけで済みますが、高速で曲がった場合にタイトコーナーブレーキング現象が発生すると、クルマがスリップしたり、最悪転倒につながります。このため、ジムニーの取り扱い説明書には「晴天時の舗装路で4WDにしないように」という注意書きがあるのです。

ちなみに2WDに切り替えられないフルタイム4WD式のクルマには、センターデフというデフが付いており、前後輪の回転差を吸収しています。これにより、舗装路でも未舗装路でもスムーズに曲がることができます。

次回は…

いよいよジムニーが大活躍する雪の季節がやってきます。この冬に初めて雪道をクロスカントリー4WDで走行する、という方もいらっしゃるでしょう。次回は雪道の基本的な走り方を解説します!

<文/山崎友貴 写真・山岡和正、スズキ>

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