LSDとデフロックの違い｜差動制限・1WAY・トルセン・ビスカスを解説

片方のタイヤだけが勢いよく空回りして、車はちっとも進まない。エンジンはやる気満々なのに、成果はゼロ。できれば職場では見たくない光景です。

そんな場面で役立つのが「LSD」や「デフロック」。左右のタイヤの回転差を抑えることで、空回りしていない側のタイヤでも車を動かせるようにします。

ただし、回転差を「抑える」のと「なくす」のでは仕組みも使い方も違います。今回はその違いと、1WAY・トルセン・ビスカスといった名前の意味をやさしく解説します。

オープンデフは、片輪が滑ると力を出しにくい

左右へ力を送るデフは、カーブで左右のタイヤが違う速さで回れるようにします。ところが一般的なオープンデフでは、片方が滑りやすいと、反対側でも大きな駆動トルクを使いにくくなることがあります。

そこで、左右などの回転差を制限する働きを持たせたのがLSDです。一方、デフロックは、差動を止めて左右などを一体で回す仕組みです。制限の仕方や、どこまで回転差を許すかが違います。

左右対称の普通のオープンデフは、内部摩擦などを小さいと考えると、ほぼ同じトルクを両側へ渡します。片輪が少しの力で滑ると、反対側も小さな力に制限されます。地面に残るタイヤの余裕を、使いきれない場合があるんです。

LSDやロックは、左右へ違う大きさのトルクを渡せるようにします。ただし、タイヤと路面には限界があります。付ければどこからでも脱出できる、という装置ではありません。

LSDは回転差を抑え、デフロックは止める

普通のデフは、左右が違う速さで回れるようにします。LSDは、その違いに抵抗を与える仕組みを足したものです。歯車やクラッチなどを使い、片輪ばかり空転するのを抑えます。左右を完全に固定するとは限らず、曲がるための回転差もある程度許します。デフロックとの違いは、ここにあります。

いつ効くかは方式によって違います。回転差を利用するものも、入るトルクや電子制御で、大きく滑る前から働くものもあります。

完全なデフロックは、左右の軸を同じ回転数にします。片輪が浮いても、地面に付く側へ力を伝えられるのが特徴です。自分で切り替える方式と、機械の条件で自動に切り替わる方式があります。

そろうのは回転数で、トルクが必ず半分ずつではありません。各タイヤが路面から受ける力などで、実際に渡るトルクは変わります。

前後をつなぐロックと、左右をつなぐロック

前のデフと後ろのデフは、それぞれの左右のタイヤの回転差を受け持ちます。そこをロックすれば、その車軸の左右が同じ速さになります。

センターデフは、前輪側と後輪側の差を受け持ちます。センターを止めても、前後の左右デフは別に働きます。四輪全部が同じ回転、同じ力になるわけではありません。

デフロック付きとあったら、どこのデフをロックするかを見ましょう。前後にも回転差が必要な理由はセンターデフ式フルタイム4WDで説明しています。

クラッチ式LSDと1WAY・2WAYの違い

クラッチ式は、複数の板を押し付け、その摩擦で回転差を抑えます。代表的な構造では、車輪へつながる側の板と、デフケース側の板が交互に重なっています。この間を押し付け、片側だけがケースより速く回ろうとする動きへ抵抗を作ります。一般に機械式LSDと呼ぶものには、入力トルクでカムを広げ、板を押す構成があります。最初の押す力やカムの形で、効き方が変わります。

1WAY、1.5WAY、2WAYは、主に加速側とエンジンブレーキ側で、カムがどう働くかの分類です。加速側は、エンジンがタイヤを回す向き。エンジンブレーキ側は、アクセルを戻すなどして、タイヤ側がエンジンを回す向きに力を伝える場面です。ブレーキペダルを踏んだかどうかの分類ではありません。

• 1WAY：主にエンジンがタイヤを回す側で、回転差を抑える力を増やします。
• 1.5WAY：駆動側に加え、エンジンブレーキ側でも比較的弱く作用します。
• 2WAY：両方向で差動制限力を発生させます。

2WAYでも、ずっと完全直結ではありません。設定と伝えるトルクで効き方が変わります。名前だけで、扱いやすさや雪道の性能の順位は決まりません。

歯車式・ビスカス式・電子制御式の働き

ヘリカルギア式・トルセン

歯車式は、力を受けた歯車が押される力と摩擦を使います。トルセンは商品名で、ウォームギアのType A、ヘリカルギアのType B、センター向けのType Cなどがあります。

差動への抵抗を作る方法の違いは、トルセンLSDと機械式LSDの違い｜差動を制限する方法で詳しく解説しています。

トルクを偏らせられる量には限界があります。片輪が完全に浮き、反対の力がほとんどないと、大きな駆動力を得にくい方式もあります。ブレーキ制御などを合わせた、車全体の働きで見ます。

トルクを偏らせるには、小さい側にも抵抗が要る

歯車式で左右へどれくらい違うトルクを渡せるかを見る数字が、TBRです。Torque Bias Ratio、トルクバイアス比の略です。説明用に3：1なら、小さい側が100N・m受け持てるとき、大きい側は最大300N・mという関係です。

いつでも300N・m増える意味ではありません。入る合計のトルクと、タイヤが路面から受けられる力にも限界があります。小さい側がほぼゼロなら、比率だけでは大きな力を作れません。

最初から抑える力のある設計や、空転側へブレーキで抵抗を作る制御では、動きも変わります。TBRだけで、片輪が浮くときや雪道の性能を比べられないのは、このためです。

ビスカス式

ビスカス式は、粘りの強いシリコーンオイルと何枚もの板を使います。二つの側に回転差ができると、油をずらすように動かす抵抗で力を渡します。回転差と温度で変わり、機械的なロックと同じ状態をいつも作るわけではありません。

電子制御式とブレーキを使う方式

電子制御LSDには、センサーで状態を見て、板を押す力を調整するものがあります。一方、ブレーキLSDや電子デフロックと呼び、空転輪へブレーキをかける機能もあります。

ブレーキ式は普通、デフの歯車を固定しません。滑る側へ抵抗を作り、反対側へもトルクを渡しやすくします。名前だけでなく、トラクションコントロールとの関係を見ましょう。

ロックの使用条件と、LSDの点検で気を付けること

完全ロック中は、カーブの回転差を作れません。曲がりにくく、タイヤと駆動系にも負担がかかります。特に乾いた舗装路では使わず、使える道、速度、切り替え条件を説明書で確認します。空転中に急に入れると、強い衝撃がかかることもあります。

LSDは種類と設定で、曲がる感触、音、振動が変わります。付ける、替えるなら、車への適合、指定の油、電子制御との関係を専門業者へ確認します。

付いている車でも、異音を全部「LSDの音」で済ませないことが大切です。以前より変わった、振動も増えたなら点検を受けます。

よくある疑問

デフロックはトルクを必ず50：50にする？

固定するのは回転差です。左右や前後へ渡るトルクは、地面から受ける力などで変わります。

2WAYは常時ロック？

加速とエンジンブレーキの両側で、回転差を抑える分類です。常時の完全ロックとは別です。

電子デフロックは全部同じ機械？

ブレーキを使うもの、クラッチを動かすものなどがあります。商品名だけで、中の固定する仕組みは決まりません。

関連記事

デファレンシャルギアの仕組み｜ファイナルギアとの違い／センターデフ式フルタイム4WDの仕組み｜トルク配分とLSD／横滑り防止装置とトラクションコントロールの仕組みと違い

参考資料

• Eaton：Locking Differentials
• JTEKT：トルセンLSD
• JTEKT Torsen：How it works
• JTEKT Torsen：Torque Bias Ratioに関する技術解説
• CUSCO：LSD製品情報
• スズキ：ジムニー 走行・環境性能
• トヨタ：ラッシュ取扱説明書（2013年1月）