ビスカスカップリング

ビスカスカップリング：穏やかな4WDとLSDの心臓部

ビスカスカップリング(Viscous Coupling, VC)は、高粘度のシリコーンオイルのせん断抵抗を利用した流体クラッチです。シンプルながらも効果的な機構で、4WDシステムやリミテッド・スリップ・デフ(LSD)として広く用いられています。

ビスカスカップリングの仕組み

円筒形のケース内に多数のクラッチプレートとシリコーンオイルが封入されています。入力軸と出力軸は、クラッチプレートを介して接続されています。回転差が生じると、シリコーンオイルの粘性によってクラッチプレートが噛み合い、トルクが伝達されます。この時、オイルの粘性によって穏やかにトルクが伝達されるのが大きな特徴です。

ハンプ現象

大きな回転差が続くと、オイルの発熱による体積膨張が起こり、クラッチプレートが強く圧着する「ハンプ現象」が発生します。この状態では高い摩擦トルクが得られますが、製品のバラツキが大きいため、競技車両以外への普及は限定的でした。

4WDシステムへの応用

ビスカスカップリングは、スタンバイ式4WDシステムに多く用いられてきました。通常走行時は2WDで、前後輪の回転差が大きくなると4WDに切り替わる仕組みです。穏やかな作動のため、運転感覚への違和感が少なく、雪国での使用に好評でした。しかし、スポーツ走行には不向きで、上級車種では電子制御式のアクティブ・トルク・スプリット式などに置き換えられていきました。現在でも、コストパフォーマンスの高さから小型車や軽自動車に多く採用されています。

LSDとしての使用

ビスカスカップリングはLSDとしても使用されます。スムーズな差動制限により、運転感覚に違和感がなく、日常使用に適しています。ただし、スポーツ走行にはトルク伝達能力が不足するため、競技車両ではヘリカル式などのLSDに取って代わられました。

ビスカスカップリングの歴史

ビスカスカップリングの開発は、1960年代にハリー・ファガーソンにより始まり、1975年にFFデベロップメントによってビスカス式差動装置の概念が発表されました。その後、GKNドライブライン社やZFフリードリヒスハーフェンなどの協力を得て、1984年にユニ・カルダン社とZFフリードリヒスハーフェンが共同で「ビスコドライブ」を開発しました。ビスコドライブは、世界ラリー選手権(WRC)の競技車両にも採用され、市販車への普及に大きく貢献しました。日本においても、GKNジャパンやビスコドライブジャパン社が日本市場への製品供給を行いました。

代表的な採用事例

多くの自動車メーカーがビスカスカップリングを採用してきました。例えば、スバル・レックスのツインビスカス4WDは、2個のビスカスカップリングをリアデフに一体化し、前後輪の駆動力配分とLSD機能を兼ね備えていました。日産は、パルサーやブルーバードにトリプルビスカスシステムを搭載し、高性能なフルタイム4WDシステムを開発しました。

類似製品

ビスコドライブ社のパテントを回避するため、ビスカスカップリングに類似した独自の差動形式を持つ製品が開発されました。ロータリーブレードカップリング(RBC)は、プロペラブレードの回転による油圧でフリクションプレートを押さえつけ、差動制限を行います。トヨタがトリブレードカップリングとして発表し、その後多くのメーカーで採用されています。ホンダのデュアルポンプシステムは、2つの油圧ポンプの油圧差を利用して後輪に駆動力を伝達する独自のシステムです。

利点と欠点

ビスカスカップリングの利点は、構造がシンプルで、メンテナンスが容易な点です。また、穏やかな差動制限は、運転感覚に優れています。欠点は、長時間高負荷が続くとシリコーンオイルが劣化し、故障に至る可能性がある点です。タイヤサイズや空気圧の不一致、片軸牽引などは、ビスカスカップリングの過熱につながるため注意が必要です。

まとめ

ビスカスカップリングは、そのシンプルな構造と穏やかな作動で、4WDシステムやLSDとして長年活躍してきました。コストパフォーマンスに優れる一方で、使用上の注意点も存在します。それぞれのシステムの特性を理解し、適切なメンテナンスを行うことが重要です。今後、電子制御技術の進歩により、より高度で効率的な4WDシステムが開発されていくことが期待されます。

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