リモートフリーホイールの解説だにょ!
プロシードは、平成2年のキャブプラス、平成3年のマービー、発売当初は、
マニュアルのフリーホイールハブを採用していたのであるが、
平成4年、マービーのオートマ車導入等、マイナーチェンジ時にマニュアルフリーホイールハブを止め、
リモートフリーホイールと呼ばれるものに、取って代わられた、その背景、メリット、デメリットを考え直すことで
マニュアルフリーホイールとリモートフリーホイールのお勉強をしましょう!
まずは、フリーホイールって何? フリーハブ、正式にはフリーホイールハブは、パートタイム式4WDのフロ ントホイールディスクとアクスルシャフトを断続させる目的のパーツで、 2WD走行の時、駆動されてない前輪の回転がアクスルシャフト→デフ→プロ ペラシャフトの順に伝わることをカットする働きをする。 2WD走行時に、使ってないフロントドライブトレインにタイヤの回転が伝わることを防ぐ。 ということは、車の走行に不要な抵抗を少なくするということで、カタログなどに書かれている 燃費向上、タイヤの偏磨耗防止、ドライブトレインの騒音減少、 ハンドル操作力の低減などの効能はすべてあてはまるらしい(笑い)。ただしこういった効果が顕著に 現われるのは、発進停止を繰り返し、低速で大きなハンドル操作を行なうこ との多い市街地走行のとき。つまり、シティオフローダーにはとてもありが たいアイテムというとになる。 フリーハブは本来の目的とは別に、裏ワザ使用法もある。 過激なオフローディングでは、時として下回りに致命的なダメージを受けること もあり、デフキャリアをぶつけたり、プロペラシャフトをねじ切っ てしまうようなこともある(あんまり居ないと思う[汗])。 この手のトラブルがフロント側に起こった時、 フリーハブがない4WDはプロペラシャフトを取りはずしたり“置いて帰ろうぜ!"@4WD freak ということになりかねないのだが、フリーハブ付きはFreeの側にカチ ッと合わせるだけで、2WDでの自走が可能になってしまう。 裏ワザ・その2は、ローレンジを使った2WD走行。このところ続々と登場したガソリン エンジン大排気量車は別として、勾配が急でワインディングが続く舗装林道 のようなルートでは、ハイレンジ走行をすると、2速では、回転が上がり過 ぎ、3速ではトルク不足という症状になることが多い。こんな時には、ロー レンジによって得られる中間レシオがありがたいが、この手の道路のヘアピ ンコーナーでは、4WD走行によって『タイトコーナーブレーキング現象』 を発生させることもあって、2WD走行のほうがスムーズに走ることが出来る のだ。ためらうことなく、フリーハブはFreeのまま、セレクターを4Lにし て走ることで楽チン運転となったりするのである。また、私がよく使うのは、 ホームセンターや、スーパーマーケット等の屋上駐車場へのスロープなどに みられる、超急勾配の登り坂での渋滞時の発進を楽にすることを目的に・・・。 フリーハブには3通りのタイプがある。一番構造が簡単でトラブルも少な く、値段も安いのがマニュアルタイプ。レバーを回転させるとカムによってド ッグクラッチが断続して、LOCKとFREEの切り換えが行なわれる。 オートフリーハブと呼ばれているものは、トランスファー操作と連動して クラッチの断続が行なわれるもので、2WD→4WDの時は、アクスルシャフト からホイールにトルクが伝わるためにロック操作が行なわれ、4WD→2WD の時は、トランスファー操作を行なった時までと逆方向のトルクをホイール からアクスルシャフトに伝わると解除される。オートタイプは車外での操作が不用となる が、作動状態が確認出来ず、スタックから脱出する時などの前後進を連 続させるシフトワークや、急傾斜を降りるヒルダウンによって解除され、 4WDが必要なときに2WD状態となってしまうこともある。 もうひとつのフリーハブは、ウオーン社のロック・オ・マティックやニッ サン・サファリの一部に使われているもののことで、セレクターレバーによ ってAUTOとLOCKを選択するように作られている。つまりAUTO時は、 オートタイプと同じ使い方が出来、LOCKの時はマニュアルタイプを LOCKにしたのと同じ状態になるもの。使い方としては、本格的にオフロード を走る時はLOCK、それ以外はAUTOにして2WDと4WDを使い分けるとい う理想的なものだが、値段が高いのが難点だ。 あ!、4種類目を思い出しました、ランクル70に採用された、電動マニュアルハブです。 トランスファーのシフトと連動して、電動でマニュアルハブのレバーを回転させるもので、 鳴り物入りで売られていたが、回転部に装着される、レバー回転用モータへの給電を、 スリップリングで行っちゃったもんだから、トラブル続出でたしか数年後に普通の マニュアルハブに戻ったと記憶しています。(核爆) | |
![]() | パートタイム式の4WDの車が4WD走行しようとすると、エンジンの動力はミッション、トランスフ ァーを通って、前後のプロペラシャフト、前後のドライブシャフト、そして4つのホイールヘと伝 わる(@図)。前輪ホイールの中心に装着されているフリーホイルハブは、この時にロックされてい る。フリーホイールハブが装着されていないパートタイム4WDも同じ状態におかれる。 |
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その4WD走行状態から、運転席のシフトレバーを2WD側に切り換えると、前側プロペラシャフトヘ
の回転はトランスファーのところでカットされてしまう。後輪側への動力はミッションからトラン
スファーを通り抜けるだけでリアプロペラシャフトに伝達され後輪が回転することになる(図A)。
この時は通常のFR車と同じ状態で、後輪だけが牽引力を発生している。
しかし、この時1つの問題が発生する。その問題とは、駆動力が伝わっていない前輪であっても、 走行中は当然後輪と同じ速度で回転しなくてはならないという、あたりまえのことが間題なのだ。 なぜなら普通のFR車なら前輪だけが回転させられれば良いのだが、4WD車の場合は、前輪にはドラ イブシャフトが連結されているし、フロントのデフ、そしてフロント側プロペラシャフトが繋がっ ていて、これらをも路面側の力が回転させなければならないわけだ。だからここの部分は灰色にな っている。 「な〜んだそんなもん回転させるのに大してカがいる訳でもあるまいし、問題だ、なんて言わない で欲しい」と思う人もいるかもしれない。しかし、これらの回転に要する力はバカには出来ないのだ。 ベアリングやオイルシール部には少なからず摩擦抵抗が発生する。エンジニアはこれをフリクショ ンロスなどと言って嫌うのだ。そしてトランスファーの中のオイルをひっかきまわす(撹絆)ため にもカが必要だ。要するにトランスファーから先のフロント側動力伝達装置をまったく意味もなく 回転させ続けるために、余計なパワーが必要だし、当然、燃費も悪くなるということになるのだ。そ して加速性能だけでなく、減速する際にもそれらの回転系には慣性力が働いていてブレーキの効き も悪いし、ハンドルだって結構重い、ということになると言われている。 |
![]() | このロスをなんとか軽滅出来ないものだろうか、と考え出されたものが、フリーランニングホイー ルハブ(略してフリーハブ)なのだ。これをケチな考えと取る人もいるし、イヤーありがたいもの だ、と取る人もいる。「燃費なんて大して関係ネェ一よ、ハンドルの重いのだってパワステにゃあ関 係ないぜ!」って人はフリーハブなんか装着していない。 しかし、効果を認める人は勿論、見栄で買ってしまった人や、クルマを買ったらもう付いていたと いう場合もある。フリーハブが付いていて、それをオフにして2WD走行すると、路面側から回転さ せられるのは、前輪だけで、フロントドライブシャフト、プロペラシャフトなどは回転しなくても 良くなってしまうのだ(図B)。この部分が図2の灰色から黒くなるわけだ。メデタシ、メデタシ。 |
![]() | ところが、フリーハブの使い方次第では、メデタシ、メデタシとばかり言えないこともある。今、 このメデタシの2WD走行から、ぬかるみのオフロードに入ったので、運転席のトランスファー・レ バーを4WDの方に切り替えたとしよう。ドライバーは「これで俺も立派なヨンク乗り」と感激した としても、実はちっともヨンク乗りになっていないのだから。それで、「な一んだヨンクなのにあん な所も動けないんでやがんの」なんてバカにされてしまう。 なにしろ、前輪と前車軸(ドライブシャフト)の駆動カはフリーハブでカットされてしまっている からだ。勿論、フロント側プロペラシャフト、デフ、ドライブシャフトまでは、エンジンの回転は リッパに来ているのだが、フリーハブのおかげでどうしてもヨンクになってくれないのだ(図C)。 こんな時は、クルマからぬかるみの中へ降りて、フリーハブをロックの方にしなければならない。 また、4WDから2WDにトランスファーを戻した時も、クルマから降りてフリーハブをロックからフ リー(オフ側)にしないと、フリーハブが装着してないのと同じことになってしまう。 |
つまり、フリーハブが付いているということは、4WDと2WDへの切り替えの毎に、フリーハブもロ ックとフリーを使い分けるということをしなけれぱならないわけだ。その都度クルマから降りて操 作するというのもあまりにめんどうなので、オートマチックと称されるフリーハプが色々と考案、 開発されていることはいる。わずらわしさは、多少緩和されきたのだが、まだ完壁ではない。たと えば、ロックからフリーに替える時など、クルマから降りなくても良いかわりに、一旦停止して数 メートル後退しなければならないというタイプの場合は、それだけの場所が無くては困るし直後に 仲問のクルマなどを留められると困るわけだ。確かにフリーハブにはメリットがある。それを認 め、図Bのような状態で走る効果を期待したい人は、絶対にすぐに購入してしまわないで、既に使 用している先輩から色々と取材した方が良い。フリーハプとは、その名前からして神秘のパーツに 見えるらしく、フリーハブ装着車ではないグレードの車種を購入してしまった人はコンプレックス を持っているようなこともある。中にはフルタイム4WDの乗用車を持っている人に、フリーハブを 付けたいが、と言って色々効用を尋ねられることさえある。常時4WD走行するクルマとフリーハブ は、その思想から言っても相容れないものなのである。 また、オートマチック・フリーハブではこんなことはないが、手動式の場合で片方をロック、片方 をフリーにしたまま4WD走行、あるいは2WD走行してしまったが、大丈夫だろうか?という質間も ある。それですぐパワートレーンが破壊されるわけではないが、フロントデフのピニオンメイトギ ヤ(サイドギヤピニオン)は、ずっと公転は勿論だが、自転もしっぱなしということになる。なに よりも片方だけのロックやフリーは、フリーハブにとって何の意味も持っていないのだ。 | |
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フリーハブの基本的な構造である。図のクラッチがオフ の状態では、ハブとホイールの間は接続状態になく、ホイール は自由回転できる。レバー(ノブ)をロックの方に回すと、図 のクラッチが、ハプの奥へ押し込まれホイールとハブはスプラ イン結合となる。 この形はレバーを自ら動かさなければならないが、一番シンプ ルで故障も少なく、また作動も確実である。 | |
![]() | 米国ウォーン社製のオートマチック・フリーハブ(左)は、オ ートにしておけば、トランスファーの2WDと4WDの切り換えに よって、自動的にロックかフリーをやってくれる。ハードな使 い方をする時に、手動でロックにしておくことも可能である。 標準装着されていたフリーハブが壊れた場合、補修部品として 採用する人が多い。 一般的に手動式フリーハブの方が故障率が少ないのは確かで、 横着がらないドライバーで同社製の手動(右)を愛用している ファンも多い。 |
そんでもって、前置きが長かったですけど、ここからが本題です。(笑い)リモートフリーホイールってなんぞや? フリーハブとは違うが、元々はクライスラーのジープシリーズなどに使われてい るコマンドトラックというメカニズムは、フロントのアクスルシャフトにド ッグクラッチを設け、トランスファーを2WDにするとクラッチが解除され、 ホイールの回転がドライブトレイン(プロペラシャフト)に伝わらないように造られている。 '89年にモデルチェンジして発表された、ハイラックスサーフにも同じよ うな考えの、”オートマチック・ディスコネクティング・ディファレンシャル” (ADD)を採用した。 ADDはフロント側デフキャリアに隣接して置かれ、トランスファーの2WD,4WDの切り替えによって、自動 的に左側ドライブシャフトのデフ寄りの部分がカットされ、ハブのロックと フリー同様の状態が選択される。これらは全て走行中可能というものだ。 (トヨタはすごいね!パクるにしても、走行中に切替できるように改良するんだから) 最近はオフロード4WDでも、走行中に2WD,4WDの切り替えが可能 になっているが、その恩恵を享受できるのは、フリーハブを装着してないか、 手動式のを装着している場合は、ロック側に入れっぱなしにしておく必要が あったのだから、これは画期的なシステムとも言えよう。 (前後のプロペラシャフトの回転がほぼ同じ状態であれば切替が可能ということでっせ!) 今後このような機構を採用するオフロードタイプ4WDが増加する可能性もある。 そして、そのパクリでプロシードは、リモートフリーホイールと呼ばれるものが装着されている。 トヨタのADDとどこが違うかというと、トランスファーの2WD、4WD切り替えを4WDに選択することで、 ドグクラッチが接続されるわけであるが、一度トランスファーを4WDにしたあと、再び2WDにもどしても、 ドグクラッチは、切断されないのである、ドグクラッチを切り離すのには、ダッシュボードにあるリモートフリーホイール 解除ボタンを押す必要がある、なぜ、そんな面倒なことになっているのかというと、トランスミッション、トランスファーは H3年以前のマニュアルフリーホイール採用のものと同じ仕様なので、4WDを選択する際に一度停止する必要があるわけで、 そこが、トヨタや、いすゞのように走行中に選択できるものとは違うのである。しかし、逆の動作(4WDから2WD)を行うときは、 当然のことながら、前後のプロペラシャフトがほぼ同一回転しているわけだから止る必要がないわけで、片方の操作に限って停止する必要があると いうことは、ユーザーには全く持って、不便に感じることであり、始末に終えない。 そこで一度4WDになった後であれば、トランスファーを2WDに戻しても、ドグクラッチを切断すること止め、 スイッチを押すことで解除という方式を採用し、停止する回数を減らす努力をしたものである。(笑い) つまり、利便性を高めるようにしたってこと。 たとえば、スキーの行き帰り、積雪路とアスファルトが交互に現れるような道路に出くわしたとき、 アスファルトの上では、タイトコーナーブレーキング現象が起こってしまうので2WD、しかし、積雪路では登板力(4輪の駆動力)が欲しくて4WDとする場合、 トランスファーの2WD、4WDの位置と連動していたのでは、再び4WDに切換える際にいちいち停止する必要が出てきてしまっては、とっても不便であるということです。 | |
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ハイラックスサーフに採用されたADDは、フリーハブに替るもの。フロントドライブシャフトを、
スプラインとスリープ等からなるドッグクラッチで断続させる。トランスファーレバーの操作と連
動して、バキュームアクチュエーターにより行なわれる。 走行中に切換えることが出来ない訳は、トランスファー内のフロントプロペラシャフトが2WD時においては、停止しているのである。 トランスファーの中身を改良して、フロントドライブへの伝達ギヤにシンクロ機構をつければ、多分、走行中にも切換え可能になるのであろうが・・・ 残念ながら、マツダさんは、それをしなかった。(笑い) トヨタ、いすゞは、多分シンクロ機構を持っており、フロントのプロペラシャフトが リヤのドライブシャフトに合わせて回り始めてピニオン、リングが回転し、、インターミディエドシャフトの回転が、LHサイドギヤシャフトとほぼ同一回転になったところで、 ドグクラッチの接続を行うように工夫されているのであろう・・・(汗) いすゞのこの機構の名称は”シフト・オン・ザ・フライ”と呼ばれ、とってもカッコイイのである。(笑い) 方式は異なると思うが、三菱はスーパーセレクト4WDというシステムをかなり早く(2代目のパジェロ?)から持っているし、 日産も然りであろう、こうやって構造を考えてみると、マツダのシステムが、ショボく見えてきてしまうのは、残念なことである。(悲哀) でも、そんなとこがマツダらしくて良いと思いませんか?(笑い) |
![]() ![]() | ドライバーが2WDを選択すると、ADDシフトフォークが自動的に移動して、ドライブシャフトがカ ットされる(左)。フリーハブのようにハブの所でカットされるわけではないので、左右のドライ ブシャフトとデフのサイドギヤ、サイドギヤピニオン(ピニオンメイトギヤ)も回転し、デフキャ リア内のオイルは撹幹される。ならば、ADDを右側にも装備し計2個とすれば?という考えも出るが、 燃費に大きく影響するのはリングギヤの回転で、リングギヤとプロペラシャフトが回転しなければ、 燃費への差は大きくないとトヨタでは説明している。よって、対コスト比でADDを2個装備するほど のことでもないということらしい? |
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従来のフリーホイールハブでは、4WDインジケーターランプが点灯してい ても、フリーハブがフリーになっていると実際は4駆でないということがあった。ハイラックスで は、インジケーターランプのスイッチを、ADDシフトフォークに連動するように設置し、車室の4WD インジケーターランプが点灯すれば、必ず4駆になっているようにした。そのようにユーザー側のチョンボもなくなる というわけで、とってもよろしい機構なのである。 それでは、当のマツダのリモートフリーホイールはどうかと言えば、 メーターパネル内の4×4インジケータがトランスファーの切り替えの表示(当然、4×4が点灯していてトランスファーは前後のシャフトに駆動力を伝達している状態を表す) 、そして、フロントのドライブシャフトのドグクラッチ(リモートフリーホイール機構の全てと言って良いもの)の作動表示は、RFWスイッチの表示灯、(点灯していて、ロック) | |
しかし、リモートフリーホイールには、重大な欠点があるのです。 それは、ドライブシャフトが常時回転していることです。 ハイラックスサーフ同様、プロシードも前輪のサスペンションには、ダブルウイッシュボーンを採用しているのであるが、 ランクル80、サファリのようなリジッドサスとはちがい、ドライブシャフトがサスペンションの伸縮に合わせ、 屈曲する必要が有るわけで、その屈曲させる機構には、グリースが充填されたゴム製の蛇腹カバー(ドライブシャフトのブーツ) が存在するのであるが、それが、走行中、常時伸びたり縮んだりしているのである。それにより、ドライブシャフトのブーツ の寿命が著しく短くなってしまうのです。 さらに、悪路走行性の向上?かドレスアップ?を目的に車高を上げようものなら、、ドライブシャフトの屈曲がもっと顕著になりますので、さらに、めっちゃ厳しいことになります。 それを解決するのには、h3年式以前のマニュアルフリーホイールを装着することで解決します。 リモートフリーホイール付きのタイプにも、ボルトオンで装着可能です。 フリーホイールハブ本体とガスケット?それと、取りつけのボルトで多分、4万円くらいかな? ただし、クルマから降りずに4WDに切換えるという便利さからは”サヨナラ”となります。(笑い) フリーホイールハブとリモートフリーホイールの両方が付いちゃったときは、どうするの?って 簡単に考えてください(笑い) マニュアルフリーホイールをロックにすると、今まで通りのリモートフリーホイール状態になるのです。 4WDに切りかえるときは、(停止させましょう!) 1、マニュアルフリーホイール”ロック”(車外) 2、トランスファー”4WD”(車内) 2WDに戻すときは、(余り高速でない走行中に再び4WDを選択することが可能) 1、トランスファー”2WD”(車内) もう、しばらく4WDを選択しませんよ!(再び4WDを選択する場合は、停止する必要が有る) 1、リモートフリーホイール解除ボタン”押す”(車内) ドライブシャフトブーツが心配だから、回転させたくないよ! 1、マニュアルフリーホイール”フリー”(車外) |