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LSD(リミテッドスリップデフ)とは?トラクションコントロールとの違いは?

LSD(リミテッドスリップデフ)とは?

LSDカットモデル
https://en.wikipedia.org/

LSDは「Limited Slip Defferential Gear」
の頭文字を取った略称で、日本語では「差動制限装置」といいます。

車はカーブを曲がる時に内側の車輪と外側の車輪の軌跡の長さに差(内輪差)が発生します。外側の方が長い距離を回るため、外側の車輪の方が回転数が多くなります。

この回転数の差を吸収するために「デフ」( Defferential Gear:デファレンシャルギア)と呼ばれる差動ギアが全車もれなく付いています。
このデフの働きによって内側よりも回転数の多い外側の駆動輪に駆動力を多く配分してスムーズにカーブが曲がれるようになっています。

しかし、スポーツ走行やカーレースなどでは、コーナリングや悪路を走行する時などで片側の駆動輪が宙に浮いてしまうことがあります。このとき、デフの働きによって接地している方の駆動輪よりも宙に浮いている方の駆動輪に駆動力が配分されてしまうという現象が起きます。

すると浮いた駆動輪が空転して地に付いた駆動輪が回転せず、前に進まないという現象が起きます。これはコーナリング速度の低下や悪路ではスタックするなどの問題を引き起こします。

この現象を改善するため、デフの動作を制限して(作動制限力)、駆動輪の空転を抑えるために装備されるのが、リミテッドスリップデフ(LSD)です。

LSDとトラクションコントロールシステム(TCS)の違いとは?

雪道 走る車

トラクションコントロールシステムは、雪道や濡れた道路など滑りやすい路面や急発進や加速時にタイヤが空転し、クルマがぐらつきやすくなります。このタイヤの空転を防ぐのがトラクションコントロールで、LSDとは装置の目的が異なります。

また、トラクションコントロールシステムは電子制御でエンジンの回転数を制御するなど車のさまざまなセンサーからのデータとコンピューターで計算しますが、LSDは電子制御されていない機械的な仕組みとなることが大きな違いです。

トラクションコントロールについて詳しくは下記のまとめ記事をご覧ください。

トラクションコントロール(TRC・TCS・TCL)とは?メリットとデメリットを比較

複数の方式があるLSD

LSD

LSDには複数の方式があり、車の特徴や目的によって採用されるLSDの種類が異なります。

LSDはまず、以下の2種類に分類されます。
・回転感応式
・ギアやクラッチを使う摩擦式

また、回転感応式と摩擦式の中にもそれぞれ複数の種類が存在します。
回転感応式は主に以下の2種類が存在します。
・ビスカスLSD.
・多板クラッチLSD(機械式)

摩擦式には主に以下の2種類が存在します。
・トルセンLSD(トルクセンシングLSD)
・ヘリカルLSD

一般走行向けのクルマではビスカスLSD、高性能なスポーツ車でトルセンLSDやヘリカルLSDが多く採用されている傾向があります。

今回のまとめ記事ではこの代表的な4つのLSDをご紹介します。

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1.トルセンLSDの仕組みと特徴

トヨタ 86

トヨタ86はトルセンLSDを標準装備しています。

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トルセンLSDはトルク感応式のリミテッドスリップデフで、アメリカのグリーソン社の商品名となっています。トルセンとは「トルクセンシング」の略語で「トルクをセンシング(検知、判別する)」が由来となっています。

現在は、ボッシュオートモーティブシステム社が技術提携して生産しています。
トルセンLSDの構造は、複数のギアを組み合わせて各ギアの噛みあわせの抵抗とデフケースとの摩擦力を利用した仕組みになっています。

機械式LSDには劣るとされていますが、強い差動制限力を発揮し、メンテナンスもほとんど不要というメリットがあります。

トルセンLSDには、差動制限力の強い「タイプA」、差動制限力の設定可能幅が広い「タイプB」、センターデフ用の不等トルク分配式の「タイプC」、オープンデフの内部にタイプCを内蔵したツインデフ(フロントデフとセンターデフの機能の両方)があります。

2.ヘリカルLSDの仕組みと特徴

スバル・インプレッサWRX STI

スバル インプレッサはフロントにヘリカルLSD、リアにトルセンLSDを搭載しています。

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トルセンLSD「タイプB」に似た形式となるリミテッドスリップデフとなります。すべて「ヘリカルギア」と呼ばれる形状のギアで構成されています。

プラネタリーギアを左右不等形状として、プラネタリーギアがデフケースに不均等に押しつけられる力を利用して、差動制限力の向上させる仕組みとなっています。

ヘリカルLSDの構造は、4個の“ロング”ピニオンギヤと4個の“ショート”ピニオンギヤと2個のサイドギヤで構成されています。デフケースに組み込まれているピニオンギヤは常時噛み合っており、サイドギヤの上を自転しながら公転する構造をとります。

3.ビスカスLSD(ビスカスカップリング)の仕組みと特徴

スズキ イグニス 2016年型

画像のスズキ イグニスはビスカスカップリング式4WDを採用しています。

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ビスカスカップリングの仕組みは、速度感応式で、スリップする回転数に対応してトルクを配分するものです構造は、密閉された容器の中に「ドライブプレート」と「ドリブンプレート」と呼ばれる板がが交互に組み合わされ、そこにシリコーンオイルが容積の75~85%程度封入、残りは空気となったのです。

粘度の高いシリコーンオイルをせん断し、引きずる力を利用して伝達トルクを生じさせる構造となっています。ビスカスカップリングはシリコーンオイルの粘性トルクを利用した速度感応式カップリングクラッチとなっています。

特徴は、スリップ速度が小さいときはトルクが強くなりタイヤのスリップ感が少なくりますが、スリップ速度が大きくなったときはトルク上昇が少なく、急な坂道などではスリップが大きくなる現象が起きます。

ビスカスカップリング内部の温度が上昇すると「ハンプ現象」と呼ばれるドライブプレートとドリブンプレートがロック状態を起こし、トルクが大きくなる特徴があります。

最近のビスカスLSD式4WDでは、通常は前輪または後輪のどちらか強い駆動を配分して走行し、滑りやすい雪道などを走るときは前後輪に最適な駆動を自動配分する「ビスカスカップリング式」が主流となっています。

4.多板クラッチLSD(機械式)の仕組みと特徴

機械式LSDというと、正確には正幅広い方式を示しますが、自動車関係では一般に多板クラッチを単に「機械式LSD」と呼ぶことが多くなっています。

多板クラッチ式LSDは、リミテッドスリップデフに多板クラッチを内蔵した仕組みとなります。特徴として、大きな差動制限力を発揮できるメリットがありますが、定期的なメンテナンスが必要というデメリットを持ちます。

最近の車では、トルセン式LSD、ヘリカル式LSD、ビスカスカップリングが採用されていますが、多板クラッチ式LSDは旧式のものとなり、現在販売中の国産車で搭載されている車はなくなってしまいました。

LSD(リミテッドスリップデフ)まとめ

LSD(リミテッドスリップデフ)にはたくさんの種類がありますが、現在販売されている車に搭載されるLSDの主流は、

・トルセンLSD
・ヘリカルLSD
・ビスカスカップリング

となっています。
メーカーは車の特性に合わせてLSDのタイプを選択しています。
LSDのまとめ記事は、いかがでしたでしょうか?
車に仕組みを知ることはカーライフの楽しみが増えるのではないでしょうか?

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この記事の執筆者
MOBY編集部 第3グループ