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ホームシャシ基礎編



タイヤの摩擦円理論


「タイヤの摩擦円理論!?」


いかにも難しそうな名前ですよね。

理論なんて言葉を使われると敬遠したくなるその気持ち、よ〜くわかります。

でも大丈夫です。

何も難しい事を説明しようとはしていません。

どちらかと言えば、皆さんが運転する際に無意識に感じている事を言葉で表す
とこうなりますって感じです。


ではいきますね。


車を前進・後退・旋回(右左折)させるために、皆さんはアクセルを踏んでエンジンを
回して動力を得て、ハンドルを切って進行方向を変えていると思います。

そして、信号待ちなどではブレーキを踏んで停止しますよね。

ちょっと複雑な操作で言えば、交差点などではブレーキを踏みながらハンドルを切ったり、
ハンドルを切りながらアクセルを踏んだりします。


ではこのような基本的な運転操作を踏まえてお話ししていきます。


タイヤの摩擦円理論というのは、一言でいえばタイヤのグリップを理論的に説明
しているものです。


グリップという表現にピンとこない方は、このようにイメージしてみてください。

普通にアスファルトの道を歩いていると、靴がしっかりと地面に食いついていて
そう簡単には滑りませんよね。つまり、グリップがきいている状態です。

次に、雨の日はどうでしょうか?

晴れの日に比べると若干滑りやすくなりますよね。
つまり、あまりグリップがきいていない状態です。
マンホールの上なんかは最高にグリップがきいてくれませんね。

雪の日なんて最悪です。
恐る恐る歩いていても、グリップがほとんどきかない状態ですのですぐに滑ってしまいます。
最悪の場合、転倒して手や腰を強打してしまいます…。

これはタイヤも同じで、晴れの日や雨の日でグリップ力は大幅に変わります。

グリップという言葉を分かりやすく言えば、滑りにくさと表現できるでしょう。

ではこれを踏まえて先に進んでくださいね♪


タイヤのグリップは大きく分けて二つあり、アクセルを踏んで進んだりブレーキを踏んで停止する際に
発生する縦方向の力と、ハンドルを左右に切る事で発生する横方向の力とに分ける事ができます。


この縦方向の力と横方向との力はもちろん同時に使用することができます。
交差点などでは同時に使っていますよね。(アクセルを踏みながらハンドルを切るなど)

しかし、二つの力を同時に使うことができてもタイヤが持つグリップ力が向上するわけではありません。


さぁ何がなんだかわからなくなってきましたか???


では分かりやすいように数字で表して見ましょう。すぐに分かりますよ。


まず、タイヤのグリップ力を100と仮定します。

そして、アクセル全開の時を80(縦の力)急ブレーキを80(縦の力)としましょう。

さらに、ハンドルをいっぱいに切った状態を80(横の力)としましょう。


では、思い切ってアクセル全開の時を例に取っていきます。

アクセル全開時は80でしたので、タイヤのグリップ力である100のうちすでに80を
使用している事になります。
つまり、アクセル全開時におけるタイヤのグリップ力の残りは

100−80=20

となります。

つまり、アクセル全開では残った20のグリップ力しかハンドルを切れないのです。

「そんなの知るか!」

といって思い切りハンドルを切ると…。

タイヤのグリップ力の限界(100)を超えてしまい、タイヤは滑り始めます。

どれくらい限界(100)を超えたかによって滑る量は変化し、大幅に滑ってしまうと車は
最悪の場合スピンしてしまいます。



次に、ハンドルを目一杯切った時を考えて見ましょう。

ハンドルを一杯に切ると80のグリップ力を使用しますので、残りは先ほどと同じく

100−80=20

となりますね。

つまり、20のグリップ分の加速、もしくはブレーキしかできない事になります。

イメージしてみればお分かりになると思いますが、ハンドルを一杯に切った状態で
アクセルを思い切り踏込むと…。

間違いなくタイヤが滑り、車がスピンしてしまいます。


ではさらにわかりやすく?するために、イラスト(摩擦円)を書いてみましたのでこちらを
参照してください。


晴れの日の摩擦円例晴れの日の摩擦円例


イラスト内の赤いはそれぞれの限界操作地点(先ほどでいう80)です。
このイラストではアクセル全開時とブレーキ全開時を主に表しています。

アクセル全開時は上ので、この状態でのハンドル操作は左右に出ている矢印分しか操作できません。

この矢印の長さを超えた操作、つまり円をはみだした操作をするとタイヤは滑り始めます。

このイラストがいわゆる摩擦円という事になります。


この摩擦円は路面状況や温度によって変化します。
例えば雪の日だとこんな感じになります。(イメージです)


雪の日の摩擦円例雪の日の摩擦円例


晴れの日には可能だった限界操作が、はじめからタイヤのグリップ限界値を超えてしまっています。

かなり慎重な操作が必要だとわかりますね。

この摩擦円(タイヤのグリップ限界値)の大きさは路面状況によって変化します。

言うまでも無く、最大は晴れの日で路面温度が高い日です。
そして最悪なのが雪の日や凍結路面です。

アクセル全開はもちろん、ハンドルを一杯に切ることもNGです。
すぐにタイヤが滑り出してしまいます。

ここでお気づきの方もいらっしゃると思いますが、タイヤの性能次第でこの摩擦円の大きさは
変わってきます。

例えばサーキット走行などでも使用できるハイグリップタイヤは比較的大きな摩擦円になりますし、
とにかく安さを売りにしたタイヤは言うまでも無く摩擦円が小さくなります。
さらに深く突っ込めば、タイヤの幅※によっても摩擦円は変わってきます。

タイヤサイズの見方を参照。(新しいウインドウで開きます)

ちなみにF1などで使用されているタイヤの摩擦円は非常に大きくなります。
ただしレース用タイヤはタイヤ自体の温度が向上しないと性能を発揮しません。


さてこの摩擦円理論ですが、一体どのような活用方法があるのでしょうか?


実は、タイヤのグリップの仕組みを知っている事が一番重要なんですね。

摩擦円を使ってじっくりと研究するなんて事は必要ありません。
それはレーサーがやることです。

一般道を走る上で最も重要なのは事故をしない事と言っても過言ではありません。

もちろん被害事故という悲しい現実もありますが、まずは自らが事故しない事が大切です。

前方不注意などは個人の意識に頼るしかありませんが、車の運転操作に関しては
知識を持っている人と持っていない人とでは大きく差がでます。

私が今回の摩擦円理論で皆様にお伝えしておきたい事。

それは、

「縦の力と横の力のバランス」

です。

ハンドルを切っている時は、切っていない時と同じアクセル操作、ブレーキ操作を
してしまうと車がスピンする。


ハンドルを切っている分アクセル・ブレーキ操作の限界は少なくなる。

アクセルを踏んでいる量・ブレーキの強さに応じてハンドル操作の限界がかわる。


などなど、パターンを考えていくときりがありませんが、縦の力と横の力のバランス
を知っているだけで、いわゆる無茶な運転はしなくなります。

それは理論的に無理だという事を知っているからです。


曲がり角の手前でブレーキを踏み込み、ブレーキを緩めながらハンドルを切っていく。
ブレーキから足が離れるタイミングで目的のハンドルの切れ角に達成。
曲がり角を曲がりきってハンドルを戻していく量に合わせてアクセルを踏み込んでいく。
直線に入った時にはアクセルが目的の量まで踏み込めている。


文書であらわすと、これが理想の走り方ではないでしょうか。
これは常に摩擦円の内側を通る操作であり、同乗者にも非常に快適な操作です。

これがしっかりと行えると、「加速」「減速」の境目が分からないほどの乗り心地を実現できる
ようになります。

ちなみに私の助手席は評判です(笑)


摩擦円理論を教えてもらったとき、一番印象的だったのは

「アクセルとブレーキは同じ縦の力として計算する」

という事です。

考えて見れば当然なのですが、私にとっては非常に新鮮な事実でした。

さらに、ハンドルを切りながらのブレーキやアクセル操作によってタイヤが滑る事を
理論的に知れた事で、かなり運転に対する考え方が変わりました。

今回の私のちょっとした説明でどこまで皆様に伝わったかは分かりませんが、是非とも
多くの皆様にお伝えしたい事なんです。


いきなり実行するのは難しいですが、徐々に運転時にイメージしてみてください。

私のお勧めでもあり、目指すべき運転方法は、

「加速・減速の継ぎ目がわからない運転」

です♪

同乗者も非常に安心できますし、タイヤにも優しいです。


少しずつでも運転レベルを向上してみてくださいね☆ミ

何事も意識することからはじまります!




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