太いタイヤはハイグリップ？

質問

太いタイヤはハイグリップ？

太いタイヤほどグリップがあると聞きます。他にもタイヤの空気圧を減らすとグリップが上がるとも聞きます。
いずれもタイヤの接地面積を増やしてグリップを上げています。
グリップと言うのが単純に摩擦の事だとしたら、物理法則に矛盾しているのではないか思い、質問しました。

F=μP
Fが実際の摩擦 μが摩擦係数、よく言うグリップ力 Pが過重

と言う公式がありますが、接地面積が増えようと減ろうと摩擦Fには関わりはありません。
なぜなら接地面積が増えると、その分過重が分散して単位面積あたりの接地過重が減るからです。
例えば細いタイヤの自転車でも、タイヤの素材が同じならば太いタイヤのバイクと同じバンク角で曲がれるはずです。（ステップやペダルが擦らなければですが……）
しかし実際にレースをしているバイクは太いタイヤを好んで履いています。

接地面積の違いがなぜ、摩擦に影響するのでしょうか？
それともここで言うグリップとは、摩擦とはまた少し違うものなのでしょうか？

よろしくお願いします。

回答No.5

cross-flow · ベストアンサー

タイヤのグリップと言うのは摩擦にちがいありませんね。
F=μP（Ｆ・摩擦力、μ・摩擦係数、Ｐ・荷重）という方式で当てはまります。

しかしタイヤのグリップ力を語るに一つ抜けているものがありますね。タイヤの材質です。タイヤはご存知の通りゴムで出来ています。粘弾性体と言われる物ですが、これらの摩擦は固体同士の摩擦とは性質が異なります。

＞接地面積が増えようと減ろうと摩擦Fには関わりはありません。
なぜなら接地面積が増えると、その分過重が分散して単位面積あたりの接地過重が減るからです。

・・・これはクーロンの法則と呼ばれる物ですが、一般的な固体同士の摩擦に言えることです。
しかし先にも書いたようにタイヤの材質は粘弾性体ですから、摩擦力は荷重に比例するほど大きくならないのです。ある一定の荷重が掛かると表面の凹凸（ミクロレベルの）が潰れてしまうからですね。

そうするとクーロンの法則が当てはまらなくなりますので、やはり接地面積が多いほうがグリップを得やすい事になります。

そしてこれらの性質のおかげでライダーは過荷重によるグリップ力の限界が近づいている事をじんわりと察知できるのですね。

ゴムの摩擦力には粘着摩擦力やヒステリシス摩擦力が絡んできますので、上記の方式だけでは求められませんし、スリップ率とグリップ力との関係もそうです。グリップという範疇では複合的な関連がありまね。これらが絡んでくると非常に長々とした話になるので割愛させていただきますけれど。

そんなところですが参考になりますでしょうか。

お礼

タイヤの材質から設置面積が必要になっていたのですね。
タイヤが道路に粘着していたとは！ゴムって柔らかいですからね。
頭の中のモヤモヤがすっきりしました。

>>そんなところですが参考になりますでしょうか。
とてもとても参考になりました。
ありがとうございました！

回答No.10

chubou3

>接地面積が増えようと減ろうと摩擦Fには関わりはありません。
つるつるの鏡の上を同じ様な材料のタイヤで実験すればこの理論に近くなると思います。

基本的にはタイヤも同じですが、太いタイヤと細いタイヤで同じゴムを使用すれば太いタイヤがハイグリップに成るわけでは有りません。
太いタイヤにすれば接地面積が増え面圧が下がるので、やわらかいゴムを使用しても磨耗しにくいので、柔らかいゴムでハイグリップにしているのです。
基本的な理論は上記のはず。後は、アスファルトの凸凹とかゴムの粘着力とか色々な要素で多少は変ります。
グリップだけの話で言えば、１２５ｃｃも太いタイヤを履いた方が更に柔らかいゴムを使えるので、グリップは上がりますが、タイヤのグリップが有る≒走行抵抗が大きいと言う事なので、レースでは最高速度や燃費が落ちてしまいます。
そのバランスを取った形でタイヤの太さが決定されるのです。

＃一部のハーレー等の極太タイヤはデザイン優先で行われている物で有るため、グリップ等の性能に影響する物では有りませんが。

お礼

ありがとうございます。
前の回答者様にも書いたとおり、これだとまったく同じタイヤの空気圧を下げただけでグリップが上がる現象を説明できません。
しかし、太いタイヤを履く理由の一つにはなると思いました。
ホーネットの太いタイヤに憧れた事もありましたが、あれもデザイン優先なんでしょうね。

回答No.9

blueoval

他の方への回答を読んで、勘違いと片手落ちがてんこ盛りで、、、、。

＞これが正しいならレーシングカーはロードローラーのように進化するはずなんですが、今の所そうはなっていないし。難しいですね。

進歩や進化は、メリットとデメリットの比較の繰り返しで行われるものです。
ロードローラーのようなタイヤはデメリットはまったく無いですか?

デメリットはまったく無いといわれるなら、知識と想像力の絶対的不足です。技術の進歩でどうにかなる、というのなら、認識力と分析力の欠如です。
「現時点」でどうにかならないから、現時点ではデメリットはデメリットなのであり、「出来るはず」というならそれはまさに机上の空論です。

今東京大阪感にリニア新幹線が企画中ですが、なぜ日本中にリニア網を同時に作らないのでしょうか?

＞もし、強度のあるタイヤなら、自転車並みの細さだろうと、太いタイヤと同じようにグリップ（？）を理論的にはするはずです。
例えば新幹線の車輪とレールの接地面積がかなり小さいのに、時速300kmで走れるように……。

理論的にはそうですが、では鉄のタイヤではアスファルトは走れません、強度があって衝撃吸収性もあるものは現時点では実用化されてないようです。
実際には車やバイクは鉄道ではないですし、求められるもの許されるものが違います。
鉄道は操舵しませんし、車やバイクはレールは要りません。
新幹線は300キロからの急制動で5キロ以上かかるそうですが、F1なら100ｍです。

与えられたアドバイスを消化するのはあなたです、想像せずに屁理屈こねても疑問は解決しません。

お礼

blueovalさん。
三つの回答に対して、もとめてお礼させていただきます。すみません。

>>タイヤが傷みにくい、＝やわらかい素材が使える

とても分かりやすい回答ありがとうございます。
私もこの理屈なら納得できるのですが、これだと、まったく同じタイヤなのにタイヤの空気圧を下げるだけでグリップが上がる原理の説明が出来ません。

前の回答者様たちの回答を見ていると、タイヤの設置面積が広くなれば、タイヤの耐えられる摩擦(F)の限界を上げられると言う事のようです。
どうやら摩擦係数は上がらないみたいですが……。

新幹線の話なのですが、あの時は高いF(摩擦)に対して、狭い接地面積しかないタイヤでも滑らない、と言いたかったのです。
結局、タイヤの素材の違いからどうやら自転車のタイヤで150馬力をかけると滑るみたいですね。
すみません、分かりづらい文章で……。もちろん、新幹線の実際の加速の違いも、運用方法の違いもわかってはいるんですよ。

ロードローラーも例え話でしたが、もし太いタイヤほどグリップ力が高くるなら、やっぱり設計士達は何とかして太いタイヤを装着しようと我武者羅になると思いません？？
様々なデメリットを解決させて、少しずつ少しずつタイヤが太くなっていくと思うんです。

机上の空論は嫌いでしょうか？

回答No.8

blueoval

他の方への回答を読んでいて、勘違いがてんこ盛りなんで、、、、、。

＞もし、強度のあるタイヤなら、自転車並みの細さだろうと、太いタイヤと同じようにグリップ（？）を理論的にはするはずです。
例えば新幹線の車輪とレールの接地面積がかなり小さいのに、時速300kmで走れるように……。

実際には車は鉄道ではないですし、鉄道に求められるもの許されるものでは自動車にはまったく通用しません。鉄道は操舵しませんし、急減速も出来ません。新幹線は300キロからの停止で5キロ以上かかるそうですが、F1なら100ｍです。

質問しますが、紙に書くことだけを求めるならボールペンも鉛筆も芯だけでいいです、折れない強度を持たせればいいだけです。これなら省スペースですし軽く出来ます、なぜそうならないのでしょうか?

＞あぁ、物理法則はいったい……。
これが正しいならレーシングカーはロードローラーのように進化するはずなんですが、今の所そうはなっていないし。難しいですね。

進化進歩にはメリットデメリットの勘案の結果であるものです、ロードローラーのようなタイヤはデメリットはまったく無いですか?
まったく無い、というならあなたの想像力の欠如ですし、デメリットは技術の進歩でどうにかなる、というのなら、認識力と分析力の欠如です。
「現時点」でどうにもならないからデメリットはデメリットのままなのであり、それを「出来るはず」などというのならそれこそ「机上の空論」です。

回答No.7

blueoval

以前アドバイスをしたものです。
昔現役のころ、まったく同じ質問を物理科の学生からされたことがあります。「考えるほど理屈がわからない」と。

つまり平たく言うと、タイヤの「グリップ力」というものは、設地面積×面積あたりの荷重であって、広くする意味は無い、という疑問ですよね。

ではお聞きします、つるつるした箱を上の面だけ手を当てて横に押すことにします、そう、ご想像のとおりグリップ力を試そうということです。手をパーの形にしてべったり当てて横に押すのが一番思いつくこと、では人差し指一本だけ当てて押してみましょう、それでもどうにか押せるくらいの抵抗であったとします。
同じ作業を数百回繰り返したらどうなります?

人差し指の皮めくれませんか?手のひらならたぶん平気です。

ここからいろいろ理由が見えてきませんか?
面積が広ければ、タイヤが傷みにくい、＝やわらかい素材が使える、柔らかい素材が使えれば、設置面が路面をつかむ効果も期待できる、、、、etc。

細いままで柔らかくすれば、痛みやすいばかりでなく、設置面自体がよじれてレスポンスの悪いダイレクト感の無い乗り味になります。

質問文からはご自身でははっきりした疑問と感じているものが、いろいろ勘違いを含んでいることが見て取れます。

＞例えば細いタイヤの自転車でも、タイヤの素材が同じならば太いタイヤのバイクと同じバンク角で曲がれるはずです。

そうです曲がれます、ただ自転車レースではそうした競技がないために、自転車自体がそういうつくりになってませんしタイヤもそんなに横までトレッドがありません。

＞しかし実際にレースをしているバイクは太いタイヤを好んで履いています。

好んでという表現がおかしいですね、必要に迫られて、です。
また、MotoGPでは125から800までクラスが3つありますが、一番バンク角が深いのは一番タイヤの細い125ccクラスです、排気量が大きくなると見た目のバンク角と実バンク角がずれてきます。

もし、50馬力80kgの125レーサーと220馬力150kgのMotogpレーサーが同じリヤタイヤ（ゴム質などすべて）なら、あっという間にMotoGPレーサのほうはタイヤは擦り切れてしまいます、想像つきますよね。

机上のことだけでなく、現実に目をやって考えてみれば、いろいろ想像はつくものです。

回答No.6

４ 1/2（@1143）

誰でも小学校で習った荷重と摩擦力が比例すると言うのは、クーロンの摩擦法則と呼ばれるもので、今から２００年ほど前に発見された物です。
しかし、現在でも摩擦力が発生する原理は正確には解明されておらず、摩擦を科学するトライポロジーという学問では、散々難解な計算をした挙句、結論は実際にやってみてください、となります。
現実には、都合良くクーロンの摩擦法則に従う場合は限られていて、タイヤとアスファルトの場合も、荷重が増えても摩擦力の増加は頭打ちになり、同じ荷重でも、広い面積に分散させた方が、得られるグリップ力が大きくなります。

四輪のセッテイングの場合も前後のスプリングの堅さを変えてやると、柔らかいスプリングを入れた側に比べて堅いスプリングを入れた側の方が、左右のタイヤに掛かる荷重の差が大きくなり、大きな荷重を受けてもそのグリップ力は頭打ちとなるので、左右合計のグリップ力は、左右の荷重の差が少ないスプリングが柔らかい側に比べて少なくなり、ハンドリングが変化します。

お礼

クーロンの法則と言うんですね。名前は知りませんでした。。

>>タイヤとアスファルトの場合も、荷重が増えても摩擦力の増加は頭打ちになり、同じ荷重でも、広い面積に分散させた方が、得られるグリップ力が大きくなります。

バイクやF-1のタイヤが太いのは、ズバリこのためだったんですね。
前の方の回答にある、これ以上はタイヤの組織が壊れる！と言う限界値を分散させていたんですね。
摩擦って不思議……。
ありがとうございました！

回答No.4

hizaore

参照URLの“グリップ”の項目をお読みください．
和歌山利宏『タイヤの科学とライディングの極意』にも詳しい解説があります．

参考URL：

http://srx680-1985.hp.infoseek.co.jp/page068.html

お礼

ありがとうございます。
参考URLに私の疑問そのものずばりが書かれていますね！
『タイヤの科学とライディングの極意』も書店で見つけたら読んでみます。

回答No.3

wathavy

ここに、VCPというミシュランの宣伝があります。
http://www.michelin.co.jp/tyre/patterndetail/1/41
コーナーリング時に面積が増えてグリップ力が増すんだそうです。

まぁ、FFなんかで、リアを滑らせたければ、空気圧をリアで上げます。
フロントは下げます。（R3.0kgF2.0ｋｇなど）すると、面白いようにリアが滑ります。
設置面積が少ないほうが、グリップ力が落ちます。これは実験からの解説ですが・・・。

お礼

すみません、携帯からだと見られませんでした……(~o~)
とにかく、接地面積が増えるとグリップ力も増えると言う事が実験で証明されているんですね。
あぁ、物理法則はいったい……。
これが正しいならレーシングカーはロードローラーのように進化するはずなんですが、今の所そうはなっていないし。難しいですね。
わざわざ、ありがとうございました。

回答No.2

noname#114743

単に垂直な荷重と負荷であれば、設置面積の違いなんて考えなくてもいいのかもしれませんが、後輪は単純に上からの荷重を受け止めているだけではなく、タイヤの回転力（横方向というと正確ではないでしょうけど）も負担していますよね。
この場合は面積あたりに加わる力が過大になると、スリップしてしまい前進できなくなりませんか？
たとえば、自転車の７００ｃのタイヤで150馬力の力で前進できるでしょうか？たぶん、空回りしてしまいますよね。
細いタイヤのグリップ力（摩擦係数？）だけでは、もう馬力を有効に生かしきれないくらいの出力が加わるので、設置面積を増やしてその馬力が少しでも有効に地面に伝えられるように…と言うことではないかと。
非駆動輪の前輪も、はやり同じように操舵の時は単純に垂直以外のベクトルが加わりますから、その入力でスリップしてしまわないように、やはり、ある程度の面積を必要としているのだと思います。

お礼

摩擦はどの方角でも同じと考えて良いと思うので、タイヤの回転力と接地面積には関連性はないと思うのですが……。
自転車のタイヤに150馬力を伝えた場合、実際にやればスリップ以前に強度が足りずにタイヤが裂けそうですねｗ
もし、強度のあるタイヤなら、自転車並みの細さだろうと、太いタイヤと同じようにグリップ（？）を理論的にはするはずです。
例えば新幹線の車輪とレールの接地面積がかなり小さいのに、時速300kmで走れるように……。

回答No.1

noname#161268

同じことを会社の後輩に言われたことがあります。タイヤもたわむし、路面も平面でなくバイクがバウンドするからではないでしょうか。

お礼

なる程、バウンドするからですか。
確かに接地面積が広いタイヤなら、変形量も大きくなって、道の段差もバウンドせずに済みそうですね。
確かにそうかも知れないと思います。