フロントエンジン、前輪駆動レイアウト

自動車の設計において、フロントエンジン・前輪駆動 (FWD) レイアウト、またはFF レイアウトでは、内燃エンジンと駆動輪の両方が車両の前部に配置されます。

歴史的には、この呼称は、エンジン全体がフロント アクスル ラインの後ろにあるかどうかに関係なく使用されていました。最近では、一部の自動車メーカーが、エンジンが乗員室の前、フロント アクスルの後ろにある車を表すフロント ミッドという用語を呼称に追加しています。第二次世界大戦前のほとんどの自動車のエンジンの位置は、フロント ミッドまたはフロントアクスル上です。

このレイアウトは最も伝統的な形式で、今でも人気のある実用的なデザインです。かなりのスペースを占めるエンジンは、乗客や荷物が通常は使用しない場所にパッケージ化されています。主な欠点は重量配分です。最も重い部品が車両の片側にあります。車のハンドリングは理想的ではありませんが、通常は予測可能です。

フロントエンジン、後輪駆動レイアウト(RWD)とは対照的に、FWD レイアウトでは、後輪に動力を供給するドライブシャフトを収容するための中央トンネルや高いシャーシクリアランスが不要になります。リアエンジン、後輪駆動レイアウト(RR) やリアミッドエンジン、後輪駆動レイアウト(RMR) レイアウトと同様に、エンジンが駆動輪の上に配置され、多くの用途でトラクションが向上します。操舵輪が駆動輪でもあるため、雪、泥、砂利、濡れた舗装路など、トラクションが低い状況では、FWD 車は一般に RWD 車よりも優れていると考えられています。トラクションが低い状況で坂を登るときは、主に登坂時に重量が後輪に移動するため、RR が最良の 2 輪駆動レイアウトと考えられています。エンジンが操舵輪の上に配置されているため、FWD 車両のコーナリング能力は一般に優れています。^[1]しかし、駆動輪にはステアリング操作という追加の要求があるため、車両が急加速するとコーナリング時に利用できるグリップが少なくなり、アンダーステア​​が発生する可能性があります。^[2] 高性能車両では、加速時に重量が後輪に移り、前輪の荷重が軽減されてグリップが急激に低下し、実際に利用できるパワーの量が事実上制限されるため、FWDレイアウトが使用されることはほとんどありません。さらに、高性能車の高出力はトルクステアを引き起こす可能性があります。電子トラクションコントロールはホイールスピンを回避できますが、余分なパワーの利点を大幅に打ち消します。^[3]これが、高性能なJensen FFとAudi Quattroロードカー に全輪駆動のquattroシステムが採用された理由です。

FWDレイアウトを採用した初期の車には、1925年のアルヴィス、1929年のコードL-29、1931年のDKW F1、1948年のシトロエン2CV、1949年のサーブ92、1957年のトラバントP50、1959年のミニなどがある。1980年代には、このレイアウトの牽引力とパッケージングの利点により、米国では多くの小型車や中型車メーカーがこれを採用した。ほとんどの欧州および日本のメーカーは、1960年代と1970年代に自社の車の大部分を前輪駆動に切り替えたが、最後に変更したのはVW、欧州フォード、ゼネラルモーターズ（英国のボクスホールとドイツのオペル）だった。トヨタは1980年代初頭に切り替えた最後の日本企業であった。高級車に注力していたBMWは、小型車でも後輪駆動レイアウトを維持したが^[4]、MINIブランドは前輪駆動である。

この基本レイアウトには、ドライブトレインの最も重いコンポーネントであるエンジンの位置に応じて、4 つの異なる配置があります。

最も初期の前輪駆動車は、ミッドエンジン・前輪駆動レイアウト(MF) であった。エンジンは車輪の後ろに縦置き (前後方向、または南北方向) され、トランスミッションはエンジンの前に、ディファレンシャルは車の最前部にあった。エンジンが非常に後ろにあるため、コード L-29 などの車の重量配分は理想的ではなく、駆動輪が十分な重量を支えられず、良好な牽引力と操縦性が得られなかった。1934 年のシトロエン トラクション アバントは、トランスミッションを車の前部に配置し、ディファレンシャルをエンジンとトランスミッションの間に配置することで、重量配分の問題を解決した。車の低いユニボディ設計と相まって、これは当時としては驚くべき操縦性につながった。ルノーは、この形式をルノー 4と初代ルノー 5で使用しており、最近この形式を採用したが、車内スペースを侵害するため以来好まれなくなった。

ジャン＝アルベール・グレゴワールが設計した1946年のパナール・ダイナXは、エンジンを前輪の前に縦置きし、トランスミッションをエンジンの後ろに、ディファレンシャルをアセンブリの後部に配置していた。パナールが1967年まで使用していたこの配置には、前述のコードL29と同様の重量配分の問題が潜在的にあった。しかし、パナールの空冷フラットツインエンジンは非常に軽く、低い位置に搭載されていたため重心も低く、その影響は軽減されていた。シトロエン 2CVの空冷フラットツインエンジンも、前輪の前の非常に低い位置に搭載され、トランスミッションは車軸の後ろに、ディファレンシャルは両者の間に配置されていた。これは非常に人気となり、このレイアウトを採用した車には、ドイツのフォード・タウヌス12M、ランチア・フラビアおよびフルビアなどがあった。これは、アウディとスバルの前輪駆動車の標準構成である。 1979年、トヨタは初の前輪駆動車であるターセルを発表・発売したが、当時市場に出回っていたほとんどの前輪駆動車とは異なり、エンジンは縦置きされていた。この配置は2代目ターセルにも引き継がれ、1987年に3代目では新しい横置きエンジンが搭載された。カムリやカローラなど、トヨタの他の前輪駆動モデルは、最初から横置きエンジンを採用していた。

1966年型オールズモビル・トロネード（姉妹モデルのキャデラック・エルドラドも同様）は、エンジンとトランスミッションを「サイドバイサイド」配置にし、両者の間では頑丈なチェーンと、エンジンサンプの下を通る特別に設計された中間ドライブシャフトを介して動力を伝達するという斬新な配置を採用した。このファミリーは、史上最大のエンジン容量（8.2 L）の前輪駆動車という特徴を持つ。サーブ99と「クラシック」サーブ900も同様の配置を採用した。イーグル・プレミアは、ルノー21および25に見られる同様のパワートレイン配置を採用しており、後に2004年モデルまで生産されたクライスラーLHセダンのベースとなった。

現在、アウディは、この機械レイアウトの最も著名なユーザーであり、1950年代から前身のDKWとアウトウニオンで使用しており、A4以上の大型モデルに採用されています。アウディのMLBプラットフォームのフォーマットの最新の進化は、不均一な重量配分という長年の欠点に対処しようとしています。これは、クラッチの前に差動装置をパッケージ化することで実現され、アクスルラインをエンジンブロックの背面に対してさらに前方に配置できます。

最初に人気を博した横置きエンジンの FWD 車は、1931 年に製造された DKW「フロント」で、2 気筒 2 ストローク エンジンを搭載していました。サーブは、この設計を最初の車である 1949 年型サーブ 92にコピーしました。1957 年のトラバントも、DKW の後継車として横置きエンジンを搭載した数少ない車の 1 つでした。これは、特に共産主義国で製造された車としては目新しいものでした。

1959年のイシゴニスのミニと、マキシ、オースチン1100/1300、アレグロなどの関連車には、直列4気筒水冷エンジンが横置きされていた。トランスミッションはクランクシャフトの下のオイルパンにあり、動力はトランスファーギアによって伝達された。「トランスミッションインオイルパン」レイアウトを採用した他のモデルには、ダットサン100A（チェリー）や、プジョー104やルノー14などのPSAルノーXタイプエンジンのさまざまなアプリケーションがあった。1955年のスズキスズライトも、ドイツのロイドLP400をベースにしたシティカー/軽自動車アプリケーションで、DKWテクノロジーを使用した2ストローク2気筒エンジンを横置きしたフロントエンジンを導入した。

1964 年のダンテ ジャコーザのアウトビアンキ プリムラ、フィアット 128、フィアット 127では、トランスミッションを横置きエンジンの片側に配置し、ドライブトレインを折り返してディファレンシャルをトランスミッションのすぐ後ろに配置しましたが、片側にオフセットしました。そのため、車輪へのドライブシャフトは片側がもう片側よりも長くなっています。これにより、重量が車輪の少し前に配置されました。現在、このシステムが世界中で主流となっています。

前輪駆動車は、急加速時にトルクステア^{が発生する傾向があります。 [5]}これは、ドライブシャフトの長さが異なるために発生し、ドライブシャフトのジョイントでの入射角が異なります。ジョイントの関節が離れるほど、車輪へのトルク伝達効率が低下します。

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  ミッドエンジン、前輪駆動( MF レイアウト):ルノー 4 のミッドエンジン、前輪駆動レイアウトにより、フロントドアとホイール ウェルの間の距離が長くなり、フロントオーバーハングが短くなります。
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  縦置きフロントエンジン、前輪駆動(FF 縦置きレイアウト):オート ウニオン 1000 (現在のアウディ) の縦置きレイアウトは、 1950 年代にDKW F89フロント横置きエンジンに取って代わりました。
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  横置きエンジン、前輪駆動（FF横置きレイアウト）：フィアット128は、アウトビアンキ・プリムラの足跡をたどりました。

前輪駆動車では、ドライブ シャフトが差動装置から前輪へ直接駆動力を伝達します。短い内側のスタブ シャフトが差動装置のサイド ギアにスプライン接続され、外側のスタブ シャフトが前輪ハブにスプライン接続されます。各スタブ シャフトには、接続中間シャフトの両端に ユニバーサル ジョイントを収容するためのヨークまたはハウジングがあります。

ユニバーサル ジョイントは、サスペンションの動きによるシャフトの長さや水平角度、ステアリングの回転によるシャフト角度の変化に対応しながら、シャフトの回転を維持します。等速ユニバーサル ジョイントは通常、コンポーネント間でスムーズに動力を伝達するために使用されます。内側のユニバーサルは、プランジ ジョイントまたは三脚型ジョイントにすることができます。三脚は中間シャフトにスプライン接続され、サークリップで保持されます。ニードル ローラー ベアリングで支えられたボールが三脚の各支柱に取り付けられ、ヨーク内のトラニオン内をスライドします。これにより、シャフトの長さと水平角度の変化に対応します。トラニオンとボールを介して駆動力が伝達され、シャフトが回転します。

外側のユニバーサル ジョイントは、より大きな角度変更が可能ですが、シャフトの長さは変更できません。通常はボールとケージのタイプで、内側のレースが中間シャフトにスプラインで取り付けられています。外側のレースはヨークに形成されています。ケージは、両方のレースの溝にボールを所定の位置に保持します。ボールはシャフトからハブに駆動力を伝達し、水平角度の変更と広いステアリング角度の実現を可能にします。各ジョイントに取り付けられた柔軟なゴム製ブーツは、グリースを保持し、汚れや湿気を防ぎます。

デファレンシャルが車両の中心線上にない場合は、中間シャフトを取り付けて、両側のドライブ シャフトの長さを均等に保つことができます。これにより、両側のドライブ シャフトの角度が均等に保たれ、ステアリングの不規則性や振動を防ぐことができます。中間シャフトの外側の端は、トランスアクスル ケースに固定されたベアリングによって支えられ、ユニバーサル ジョイントが位置合わせを補助します。場合によっては、片側に長いドライブ シャフトが使用されます。振動を吸収するためにゴム製のダイナミック ダンパーを取り付けることもできます。

• 前輪駆動

• セジウィック、マイケル『50 年代と 60 年代の自動車』スウェーデン、ヨーテボリ: AB Nordbok、1983 年。(トラクション アバントやその他のデザインのエンジン レイアウトの写真が含まれています。)