どちらのケースが減りが早いですか？

質問

例えば、時速６０キロで走行中の自動車を停止させる場合、１００ｍのブレ―キング距離で止まる場合と、３０ｍのブレ―キング距離で止まるのとでは、どちらがブレーキパッドの減りが早いでしょうか？

よろしくお願いします。

回答No.3

adjective · ベストアンサー

Ｖ0＝60km/h=16.7m/sですね、単位はあわせて計算しましょう！停止距離をＬ1=100、Ｌ2=30、とすると

１００ｍのブレーキは減速度＝Ｖ0ｘＶ0/(2・L1)＝16.7x16.7/200＝1.4m/s2　
　　　　　　停止までの時間＝Ｖ0／減速度＝２Ｌ1/Ｖ0＝200/16.7＝12.0s

　３０ｍのブレーキは減速度＝Ｖ0ｘＶ0/(2・L2)＝16.7x16.7/60＝4.6m/s2　
　　　　　　停止までの時間＝Ｖ0／減速度＝２・Ｌ2/Ｖ0＝60/16.7＝3.6s

とそこまで出しておいて。（実は初速と停止距離の関係だけでしたね。）

ブレーキのお勉強
制動G＝（前輪のブレーキ力＋後輪のブレーキ力）/車重

ブレーキ力＝（制動トルク）×（タイヤの半径）

制動トルク＝（パッドをローターに押しつける力）×（パッドの摩擦係数）×２（左右輪）×（車軸からピストンまでの距離）
です。
（パッドの摩擦係数）×２（左右輪）×（車軸からピストンまでの距離）は一定です。

質問者さんはパッドの減りが知りたいので、パッドの仕事量を考えてみましょう。

１００ｍと３０ｍのブレーキングの違いは（パッドをローターに押しつける力）の差です。
押しつける力は減速度に比例しますので、100m＝１とすると、
30m＝[Ｖ0ｘＶ0/(2・L2)]/[Ｖ0ｘＶ0/(2・L1)]=L2/L1=＝3.3

（押しつけ力）×（摩擦係数）が実際の力でそれに時間（距離）を掛け合わせれば仕事量になるでしょう。
しかし停止までの時間は減速度に反比例ですので、１００mを１にすると、30m＝L1/L2＝0.3
もうわかったと思いますが、後もう一息くどくかきます。

結論
100mは１×１＝１とすると、30mは(L2/L1)・(L1/L2)＝１
100mで押しつけ力が少なく時間がかかるのも、30m制動で押しつけ力が強く時間が短いモノも、パッドが行う仕事量は同じ、すなわち発熱量は同じでしょう。ということはパッドの減りも同じです。

これは何を意味しているかというと、停止距離云々ではなくて初速V0をを持った物体の運動エネルギーを0にする話なので、制動距離は関係ないのですね。

ブレーキとは運動エネルギを摩擦によって熱に変換する熱交換機なんです。で熱を有効に発散するためにベンチレーテッドディスクというモノがあるのを知っていると思います。
ブレーキディスクの半径を大きくするのは、制動トルクを大きくするためと、熱容量を大きくする役目を持っています。

余談：では実際の車はと言うと制動中にも熱は逃げていきます。
制動時間が長い分100m制動の方がパッド温度が低くパッドの減りは少ない可能性は高いですね。

雪道、雨の日これはタイヤと路面の摩擦係数が低くなりますね。タイヤがスリップしない限り（ロックしない）は同じです。

お礼

ありがとうございます。
丁寧なご回答に感謝します。
助かりました！！

回答No.2

KIT-SSA

60ｋｍ/ｈの車を30ｍで停車するのにかかる時間は1ｓ
エンジンブレーキが使えそうにもない。
100ｍで停車するのにかかる時間は3.333ｓ
多少はエンジンブレーキが使えそうと思ったもので…

路面状況については60ｋｍ/ｈの車を30ｍで停車という条件がタイヤのロックを招きそうでしたので「ロックすればパッドは減らないなー」と思ったので補足要求しました。

30ｍのブレーキングはタイヤの減りは早そうですがパッドの減りは意外に変わらないかもしれませんね。

一緒に専門家の回答を待ちましょう。

補足

この質問は物理のカテで質問しています。
停止距離３０ｍというのは非現実的ですが、例えとして書いております。
よって、タイヤロック・ブレーキ踏力の緩急等の条件は無視していただいても結構です。

私が知りたいのは、ブレーキパッドの磨耗は、車両（物体）の停止（制動）距離によって変わるのか？それとも同じなのかということです。

ご回答ありがとうございました。

回答No.1

KIT-SSA

時速６０キロで走行中にアクセルを戻すと１００ｍ進む間にどれぐらい減速する車を想定しているのですか？

路面はアスファルト？乾いてますか？ひょっとして雪や氷？

お礼

＞時速６０キロで走行中にアクセルを戻すと１００ｍ進む間にどれぐらい減速する車を想定しているのですか？

同一車種を用いた場合を想定していますので、様々なパターンが存在するのであれば、お教えください。
よろしくお願いします。

補足

純粋にブレーキの効き始めから車両停止までの距離です。
空走距離は含みません。
ブレーキングによる減速比は終始一定です。
アスファルトの乾燥路でお答えいただきたいです。
よろしくお願いします。

※雪や氷の場合についてもお答えいただけると参考になります。