転がり摩擦について

質問

ＣＭで「デジタイヤ」とかやってますよね。

タイヤのグリップ力などを、数値解析ソフトでモデリングして、設計に生かしたということだと思っているんですが、実際、相当難しそうです。

車輪の転がり摩擦とは、どのようにして実測したらよいのでしょうか？

たとえば、ラジアルタイヤとスリックタイヤでは、坂道を登りやすいのはどちらなのか、を知るためには、何をどのように計測すればわかるのでしょうか？

ご存知の方、教えてください。

説明不足があれば、ご指摘もよろしくお願いします。

回答No.2

hagiwara_m · ベストアンサー

前回お答えしたhagiwara_mです。
本格的なお答えは私の守備範囲を越えているようなので、気づくことだけ補足いたします。

> ＞グリップ力は最大静止摩擦力に相当する
> とは、タイヤが回転していても・・・なのでしょうか？

はい。回転していても、接触部分が滑らない限り、静止摩擦状態の一種と考えられます。なお、これに関連する質問が少し以前にあり、私も回答に加わりましたので、ご参照下さい。
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=233242

> 登坂について考えたいと思い、タイヤをロックした状態で、板を傾けて
> スリップはじめる角度を取ろうとしていました

おしゃる方法で測定できますが、板を傾けると、タイヤと板の接触面の抗力が変わってしまうことにご注意下さい。傾くと実効車重が減ってしまうような効果があるわけです。ただし、何度までの登坂が可能かという現実問題にたいしては、この計り方が適しているかも知れません。また、このような真の静止状態でのグリップ力は、高速走行時のグリップ力と微妙に異なると考えます。

> ＞車重や、路面や、回転速度にも影響されると考えられます。
> このあたりは、感覚的には納得できるのですが、数式的な関係が、、、

前回の表現はちょっとまずかったです。 車重や路面の状態は、普通の摩擦力の話と同様で、ストレートに効くファクターです。一方、回転速度の方は微妙な話で、タイヤの変形、発熱、空気の巻込みなどが複雑に絡む問題になると思います。全部を考慮した数式的な関係は容易に記述できないのではないでしょうか。

お礼

お礼が大変遅くなり申し訳ありません。

＞回転していても、接触部分が滑らない限り、静止摩擦状態の一種と考えられます。
以前の質問－回答も見せていただきました、もやもやしていたものが、少し見えてきたような気がします。

現在、実験を繰り返していますが、ウレタンタイヤ（中実）で、静止摩擦計数が１を越えるような現象が出てきて、混乱しています。
（これは、質問ではありませんが・・）

結局、摩擦力（摩擦係数）とはなんなんだ～、という心境の日々です。

ご回答ありがとうございました。

回答No.1

hagiwara_m

タイヤや自動車の工学には縁がないのですが、摩擦現象等に興味をもっていますので、少しコメントします。

グリップ力は最大静止摩擦力に相当するもので、転がり摩擦とは直接関係しません。

実測は、大きな回転ドラムにタイヤを押し付け、それぞれに外部トルク（含制動力）を与える装置があれば、可能と思います。

例えば、ドラムを等角速度で回すという条件にして、（制動無し状態の）タイヤを押し付けたときの必要トルクの増加分を見れば、転がり摩擦が分かります。また、そこで、タイヤに制動トルクを加え、これを増大させていったときに、両者間で滑りが起こり始める限界のトルクが、グリップ力に相当すると考えられます。

グリップ力は、タイヤの種類だけでなく、車重や、路面や、回転速度にも影響されると考えられます。

お礼

ご回答ありがとうございます。
（回答が付かないので、あきらめかけていました）

＞転がり摩擦とは直接関係しません。
どうやら私は勘違いしていたようです。

＞グリップ力は最大静止摩擦力に相当する
とは、タイヤが回転していても・・・なのでしょうか？

＞実測は、大きな回転ドラムにタイヤを押し付け、・・・
特に登坂について考えたいと思い、タイヤをロックした状態で、板を傾けてスリップはじめる角度を取ろうとしていました。

が、
＞タイヤを押し付けたときの必要トルクの増加分を見れば、転がり摩擦が分かります。
なるほど・・・・非常に参考になります。

＞車重や、路面や、回転速度にも影響されると考えられます。
このあたりは、感覚的には納得できるのですが、数式的な関係がどうもモヤモヤしています。

たとえば、最大静止摩擦でありながら、回転速度をどのように絡めて考えたらいいのか、車重によるタイヤの偏平は、静止状態と違ってくるはずだが一体どのように？
また、路面の摩擦係数はそのまま適用できる（数式に関与している）のかなどです。

ああ、せっかくご回答いただいたのに、また、質問攻めじゃ、まずかったですね。スミマセン。

厄介な質問にご回答いただき、ホントウに感謝します。
また、お気が向いたときにでも、情報をいただけましたら幸いです。

ありがとうございました。