FR車のように、駆動輪と操舵輪を別けた方が良い理由

物理や力学になるため、こちらか物理板か迷いましたが、
こちらに質問することにしました。


FR車(以下FR)のように、駆動輪と操舵輪を別々にした方がハンドリングがいいと聞いたことがあります。

※FRにすることで、前後重量配分が50：50に近づく為のお話とは別です。
実際は重量配分もありますが、
操舵輪と駆動輪・被駆動輪の点から見たお話で、重量配分の点から見たお話は含まないこととします。

駆動している(回転している)ものを、操舵で左・右に向きを変えるより
被駆動輪を操舵し左・右に向きを変える方がハンドリングが良い、無理が少ない？
と聞いたことがあります。

しかし結局は、被駆動輪である前輪も回転しており、その回転しているものを操舵するのだから
駆動輪を操舵していることと変わりないのではと疑問がわきました。

しかし、実際は駆動輪と操舵輪を別けた方が操舵性(操縦性)は良いと思います。

その点は、力学や物理を使い理論的にもそうなると思います。
しかしそういった難しい計算などは素人にはできない為、他人から
「なぜ、駆動輪と操舵輪を別々にした方がいいの？」と聞かれた時に
相手にわかりやすく説明がすることに困ります。

言葉でわかりやすく説明して下さる方はいらっしゃいませんでしょうか。

突っ込まれやすい点を予想すると、
先程も言いましたが、FFだって回転している物体を左・右に方向を変え、
FRだって同じように回転している物体を左・右に方向を変える。
FFは直接駆動、FRは間接駆動だが、結局は回転している物体を
左・右に向きを変えるから同じことじゃないの？
と、言われることが予想されます。

ここから更に相手を納得させる、正しい説明をご教示お願い申し上げます。
相手を丸め込む嘘の説明はではなく、
本当の理由を説明して納得してもらう説明をしたいと思っています。

どなたかご教示宜しくお願いします。

No.18 回答者： evian32 回答日時： 2014/07/22 12:47

前の方も回答されていますが、駆動方式による特性と言うよりもタイヤの特性による影響の方が大きいと言えます。

タイヤには前後方向のグリップ力（駆動や減速のグリップ）と横方向のグリップ力があります。
例えば縦方向にそのタイヤのグリップ力を100%使用したとした時に、横方向のグリップ力は0になるという原理があります。
要はFFは、コーナリングしながら加速するのが苦手な構造という訳です。
これは、前述したタイヤのグリップ特性の問題と荷重移動（加速すると駆動輪の荷重が抜けてしまう）の問題が影響します。
「駆動輪と操舵輪を別けた方が良い理由」はこれにつきます。

No.17 回答者： gjaouta 回答日時： 2014/07/21 16:26

どなたかも書かれていますが、タイヤには摩擦円という考え方があって、地面とタイヤの最大摩擦をどの方向（加減速の縦方向と、車の進む向きを変えるための横方向）に使うか、その使える総ベクトル量が決まっています。

ＦＦの場合、前輪が駆動力（縦方向）とステアリング（横方向）を兼ねていますので、常時、アンダーステアとの戦いになります。
特に上り坂の状態では、荷重が抜ける関係上、前輪の摩擦円が小さくなり、ますますアンダーステアの傾向が強くなります。
これは、ＦＦ車の宿命であり、致命的な弱点です。

その他の駆動、ＦＲ、ＭＲ、４ＷＤの場合は、それぞれ特性に違いがありますが、アンダーステアの他に、ニュートラルステアからオーバーステアに変わる場面があります。
加速時、減速時それぞれ後輪、前輪の摩擦円が変化するためです。

この特性を利用して、腕のよいドライバーは故意にドリフトをさせたり、アンダーステアを消したりして、コーナリングをします。

ただし、これは、それぞれの駆動方式の違いにより特性を示すだけであり、このことだけで、操舵性の良否を判定することはできません。
アンダーだから操舵性が悪い、オーバーだから操舵性が良いというのではなく、様々な状況の中で、どれだけニュートラルに近い状態を維持できるのかということで判断すべきです。

No.16 回答者： batabata1 回答日時： 2014/07/20 11:03

タイヤと路面との関係で、どちらから力が伝えられているかです。

駆動輪はタイヤ　→　路面
従動輪は路面　→　タイヤ　
これらは当たり前ですね。
通常、ＦＦもＦＲもタイヤと路面にスベリを生じさせない走り方であれば
ほとんど変わりないと思います。
スベリを発生させるということで、制動に置き換えてみます。
力の伝わり方は同じです。
わかりやすく自転車で考えてみます。
ある程度のスピードから後輪をロックさせてみます。後ろタイヤで力を
伝えるＦＲですね。それなりに二輪車に馴れている方であれば後輪が
滑って左右に振られてもハンドルを当てて転倒する方はすくないでしょう。
ところが、同じことを前輪ロックさせてみるということは前タイヤから
路面へ力を伝えるＦＦです。大抵の方はバランスを失うか、
転倒するでしょう。駆動と操舵が一緒がから、バランスの崩れを
操舵によって立て直せないからです。
これは極端な例をたてたのですが、決してＦＦが良くないという意味でなく
タイヤが極限状態ではＦＲがコントロールしやすいということですので
お間違えのないよう。

No.15 回答者： LB05 回答日時： 2014/07/19 21:57

　おクルマの研究で食ってる企業研究者で、専門は車両運動性能と懸架装置です。

つまり御質問はどストライクで専門分野です。

　さて回答ですが、実は回答出来ません。
　何故なら・・・

>しかし、実際は駆動輪と操舵輪を別けた方が操舵性(操縦性)は良いと思います。
>その点は、力学や物理を使い理論的にもそうなると思います。

・・・必ずしもそうならないから、です。『力学や物理を使い』ちゃんと理論的に考えてみて下さい。
　っというワケで、

>ここから更に相手を納得させる、正しい説明をご教示お願い申し上げます。

　操舵輪と駆動輪を別ける事により操縦性がよくなるとは限らないので、相手を納得させる必要もありません。
　勿論、この話は理論的に説明可能ですが、長くなるのが目に見えているので、グダグダ説明するのが正直面倒です。（ワタシ、非常勤講師として大学で自動車工学の講義も行っていますが、この話は1コマ＝90分のボリュームがあるネタです。)
　しかし、とりあえず一つだけ。

>しかし結局は、被駆動輪である前輪も回転しており、その回転しているものを操舵するのだから
>駆動輪を操舵していることと変わりないのではと疑問がわきました。

　その疑問が既に間違いです。この点だけを取り上げるなら、駆動輪と操舵輪を別けた方が色々と有利です。
　タイヤの『グリップサークル理論』というヤツを調べてみて下さい。この疑問に対する回答が得られます。

No.14 回答者： chiha2525 回答日時： 2014/07/19 19:22

私も私感をｗ

ハンドリングに関しては、パワステ以前の話。今のクルマもエンジン切ってれば重ステなので、機会があればハンドルを切ってみてください。むちゃくちゃ重くて、こんなんで運転できるかって思うはず。ただでさえ重いのに更に駆動を掛けたら、もう運転じゃなくて筋トレです。

FF、FR、4WD で一番違うのは加速です、直線加速。後輪に加重が掛かるので、どうしてもFFは遅く、FRの方が速く、4WDが（パワーが十分なら）一番速くなります。物理的にどうしようもない話。

コーナリングは、ぶっちゃけどれも変わらないです。不安定なのはFR、よく壁に刺さります。アクセルを開けて安定するFFは安全。4WDもおそらく安全。
今の若い人たちは速さを求めずに後輪を滑らせることにばかり夢中なので、後輪をすべらせるのが一番楽なFRが好まれます。4WDもそこそこ滑るようです。FFは難しい。FRのコーナリングが良いわけではないです。
高速などでたこ踊り（コントロールを失いけつを左右にふって、壁に刺さったりする）をするクルマの多くはおそらくFRです。

コーナリング時に加速すると、どれもアンダーステアになります。FFはアンダーになりやすいと言われることが多いですが、タイヤの向いてる方向に進もうとするので、逆に一番アンダーが出にくい（はず）です。4WDは、良いとこ取りではないですが、そこそこ前輪が引っ張る感じを受けるようです。
FRは、最初にプッシュアンダーと呼ばれるアンダーになり、駆動を掛けて行くとじょじょにオーバー気味になるはずです。更に駆動をかけると、後輪がグリップを失いドオーバーになります。いわゆるドリフトというやつです。
ドリフトは別として、それまでのアクセルの応答が楽しめるのはFRと言えるでしょう。この辺りを面白いというのは分かるような気がします。

FFは安定しているので、逆に一番無茶ができます。私のようなヘタレは、FFが一番良いです。

4WDは確かに良いのですが、いびつです。スーパーカーなどなら、いびつでもタイム、なのかも知れませんが、私は好きではないです。
さほどの出力もないクルマの4WDは、更に嫌いですｗ

No.13 回答者： airwave2200 回答日時： 2014/07/19 18:09

駆動輪で操舵するＦＦだとアクセルベタ踏みのフルスロットル状態でハンドルを切る場合ステアリング操作が非常に重くなります。

高回転の加減速の場合にデファレンシャルギヤも左右が等速になろうとしますから直進に戻ろうとします。
そして、ホイールスピン起こしてステアリング操作した場合にはＦＲだとハンドルの操作そのままに曲がりますがＦＦだとハンドルを切っても直進に近い方向にしか進まず曲りません。
トラクションがかかり難いＦＲですがステアリングは駆動していない分余計な挙動が無くフラットなハンドリングになります。

No.12 回答者： fxq11011 回答日時： 2014/07/19 17:32

現実の状況には、複数の要因が重なると思いますが。

タイヤのグリップ＝縦グリップ（駆動のとき使う）、横グリップ（横滑りに耐える）があります。
そして、縦グリップ＋横グリップ＝常に一定。
つまり、駆動輪は駆動のため縦グリップを使用するため、その分横グリップが減ります。
ハンドル切ると、横グリップで滑らないように頑張るので曲がりますね、滑るといわゆるアンダーになります。
ゆえに、駆動輪で操行すると駆動に使っている分だけ、操行に使えるグリップが減ります。
その理屈で考えると、高速カーブでは、アクセル踏まず、ブレーキもかけず、ニュートラル状態が最も理想となります、現実では他の要因が重なるためそのまま応用は・・・？。

No.11 回答者： rgm79quel 回答日時： 2014/07/19 16:26

＞ハンドリングがいい

が定義されていないので
質問そのものが稚拙ですね。

操舵輪で駆動していれば
アンダーになることくらい小学生でもわかるでしょう。

三輪車と自転車の違いですから。

直進でも
押しているか引っ張っているかでは
話が真逆でしょ。

No.10 回答者： Nakayoshi_Lime 回答日時： 2014/07/19 16:21

いっとくけど、今から言う話は超アマチュアな話だ。

しかし、基本的な話。
ＦＦの車を一番ハンドルを切った状態でエンジンを切って、車から降りて、前輪の傾きを見てみる。
ＦＲの車を一番ハンドルを切った状態でエンジンを切って、車から降りて、前輪の傾きを見てみる。
両者を比べると、ＦＦはあまり水平方向に傾いてない。
ＦＲは結構、水平方向に対し傾いている。ＦＲはよく見ると左右の車輪の傾きが違う。
ＦＲでも、大きい車ほど、スペ－スが取れ、これをやってる。ＦＲでも軽トラ・クラスは小さすぎでこれはあまりしない、できない。
これが一番大きい原因だと思うよ。
ＦＲは前側ステアリングに自由度が取れるんじゃない。

ところで、
ＦＲより、ＲＲ車に一度乗ってみた方がいい。ＲＲが一番車らしさが走りにある。
ＲＲの購入はお勧めしない。やっぱ、雪とかはリア駆動は不利だから。

No.9 回答者： Cat-shit-one 回答日時： 2014/07/19 13:55

何十年も前はそうだったんでしょう。

何十年も前は機械の工作精度も悪く、軽くて丈夫な金属も無かったですから、駆動輪と操向輪を軽く、コンパクトに、丈夫に作ることは難しかったんです。

なので、ＦＲ・ＲＲ・ＭＲのように、駆動輪と操向輪とを分けて作らなければならなかったんです。

現在では、丈夫でコンパクトにエンジンも、トランスミッションも、デファレンシャルも、懸架装置も作ることが出来ます。
あとは、車のコンセプトに基づいて重量配分を行いますから、特に別にする必要も無いでしょう。

ＦＲ・ＲＲの場合、後輪で押して、前輪の操舵方向に抵抗が逃げるから、そちらに曲がります。
ＦＦ・ＡＷＤの場合、前輪が操舵した方向に引っ張っていくから、こちらの方が動きが良いと思いますけどね。