四輪車の最大ブレーキングについて

Question

こんばんは。表題の件、四輪のブレーキングについて知りたいことがあるので詳しい方御回答よろしくお願いします。

通常の舗装路（ドライ路面）で、ブレーキによる最大の制動力を計算したいのですが、考え方でつまずいております。。
まずは参考書やネット情報を頼りに調べたのですが、

１：「あらゆる路面摩擦係数のもとで、最大制動力を得るために、前・後輪が同時にロックする制動力配分を理想制動力配分という」
とあり、一方同書内で、
２：「タイヤの制動力係数はスリップ比によって変化し、0.2～0.3くらいで最大となる（1.0でロック状態）」
とありました。

上記内容だと、ざっくり言って、１ではタイヤが前・後輪ロックすると最大制動力がでる、２ではタイヤはロックさせず適度な（0.2～0.3）スリップ比を持つと最大の制動力が得られる、と読めるので、１と２は反対のことを言っているようでよくわかりませんでした。。

結局、最大の制動力を得て、最小の制動距離で止まるにはロックした方が良いのでしょうか？しない方が良いのでしょうか？

詳しい方、よろしくお願い致します。

LB05 · Accepted Answer

うっわなんか大変なことになってますね・・・皆様的確な御回答で、ナリをひそめていた？のですが・・・。
　他人の回答にウマウマと乗る様ですが、ワタシからは『続き』ということで。

>１：自動車工学書内の「理想制動力配分とは、あらゆる路面摩擦係数のもとで、最大制動力を得るために、前・後輪が同時にロックする制動力配分を言う」

それは何という（っと言いますか何方が書いた）工学書でしょうか？記述が微妙ですね。

>・・・この文章の最大制動力の考え方が、ロックすることを前提としているのでしょうか？

違います。『前後同時にロックする様な制動力の配分としておく』ということを述べているだけで、ロック＝最大制動力と言っているワケではありません。

>・・・理屈的にはなぜロックした状態（スリップ率１００％）より、ロックせず引きずった状態の方が制動力があるのでしょうか？

スリップ率３０％程度の方が大きな制動力が得られます。これはタイヤの摩擦力の特性と関係している話です。

タイヤは回転していますが、摩擦力の特性は静止物体と滑り移動している物体それぞれに働いている摩擦力の違いと似ています。（静摩擦～動摩擦の関係は中学で習ったはずなので、ここでは細かく説明しません。）
　つまりタイヤも、滑り出すギリギリの方が完全に滑っている状態よりも高い摩擦力を発生しているというワケで、その『滑り出すギリギリ』がスリップ率３０％のところ、という話です。

Lupinus2 · Answer

まだ判らないのでしょうか。
みんな判っていることなのですが。

ブレーキというのは、どの車でも思いっきりかければ四輪ともロックします。
ブレーキペダルをベタ踏みしてロックしない車はありません。
ロックすれば、タイヤは引きずられるだけなので、摩擦は下がり制動能力は最大とはなりません。
ですので、ロックしない程度に弱くブレーキをかけたときに、制動能力は最大になります。
タイヤのグリップを上回る制動は、不可能です。

極端な話、後輪だけにブレーキをかけたらどうなりますか？
制動能力配分は、０：１００です。
制動は後輪しか使われないので、四輪車の最大ブレーキにはなりません。

すこしずつ前輪のブレーキを強くしていくと、制動距離はどうなるでしょう。
短くなりますね。ここまではわかりますね？

逆に、前輪だけにブレーキをかけて、後輪にはかけないと、どうなるか。
後輪は空転するだけなので、これも最大制動力にはなりません。

両者の中間点。これは、必ずしも５０：５０のブレーキ力とは限りません。
ブレーキをかければ、重心は前に移動します。
前輪に多くの加重がかかれば、タイヤのグリップは向上します。
これは判りますか？押し付けられるので、グリップが向上します。

後輪が先にロックし、前輪もブレーキがかかっているが、回っている状態。
これは、最大制動力ですか？
違いますね。
ロックしてしまうとそのタイヤのグリップは下がるので、後輪はもっと弱く、前輪はもっと強くかけたほうが、最大制動力に近づきます。
四輪が同時にロックするブレーキ力の配分で、ロックしない程度に弱くかける。
その時に、制動能力が最大になります。

私が回答３で書きましたが、オートバイの場合は前後輪のブレーキを別々にかけられるので、
前後ブレーキの割合は７：３～８：２くらいが最大制動力になると言われています。
そのため、前輪ブレーキには強力なブレーキを装備し、後輪はそれほど重要視されていません。
強力なブレーキを装備しても、すぐにロックしてしまい制動能力を下げるだけで、コントロールし難いからです。

noname#143186 · Answer

1は制動力の分配率、2はタイヤの制動力が最大となるスリップ率を差しているので、矛盾はしていないと思います。
前後輪に同じ制動力がかかる状態で、かつスリップ率が20％～30％になるように制御された状態が最短距離で停まる方法ということではないでしょうか。

タイヤ一本で見れば制御することは簡単でしょう。
ですが、実際の走行において、ブレーキをかければ慣性が働いて前のめりになります。
その状態では、前が強く荷重がかかり、後ろが軽くなります。
カーブでは左右差もでます。
ですので、ブレーキ自体を前後輪に同じ力でかけることは可能でも、タイヤに同じ荷重をかけるのは事実上不可能なのです。

ですが理想に近づけることは可能です。
私は理想のブレーキの要はリアブレーキだと考えています。
しかし、現在の車のほとんどはリアブレーキがまともに作動していません。
なので、ブレーキをかけるとノーズダイブすることになります。
それではまともに制動力が働かないのは上記のとおりです。
メーカーは前後車重を50：50にする等行っていますが、リアブレーキがきちんと作動しなければそれも無意味です。

参考URL：http://juura.jp/SSBS.htm

rgm79quel · Answer

ぜんぜん反対のことではありませんよ。

１：４輪のうちどれか一輪だけがロックしてしまうようでは制動力を発揮出来ない。
　　まともに表現するととても長くなりますが、４輪とも同じように制動すると言うことです。

２：スリップ２０％は教科書にも載っている基本ですね。

＞結局、最大の制動力を得て、最小の制動距離で止まるにはロックした方が良いのでしょうか？しない方が良いのでしょうか？

これは何を質問すれば良いかが理解できていないわけです。

hotkumicho · Answer

１は前輪と後輪の制動力バランス（普通前が強い）
２はタイヤが最大の摩擦力を発揮する状況

前後のブレーキバランスを考慮に入れず車１台分合計の制動力を計算するのでしたら、単純に車重に対するタイヤの摩擦力と接地面積との関係で出せそうな気がしますが・・・。

joshuatree · Answer

ちょっと言い方を変えましょう。

もし前輪がロックし、後輪がロックしていなかったら（ＡＢＳが付いていない車はこのようなセッティングにしますが）前後のスリップ率は異なることになります。
望ましいのは前後のスリップ率が常に同じになるようにすることなので、前後のスリップ率が同じなら前後同時ロックになります。

現実的には重量配分や荷重移動を考えてブレーキ力配分は調整しますが、完全には出来ません。（一人乗車と四人乗車では重量配分は変わりますしね。リヤ先ロックはスピンを誘発しますので、フロント先ロックにしています）

今度は駆動力で考えてみましょう。基本的な話は同じです。スリップ率が前後同じが望ましいと言うのも同じです。そのため低μ路ではセンターデフロックした車がもっとも（本当は前後のデフもロックしたい）高い駆動力が得られます。ブレーキに話を戻してもセンターデフロックの車が前後スリップ率が同じになりますので、四輪合計のブレーキ力はもっとも強くなります。

余談ですがスリップ率０．２～０．３が制動力最大ですよね。それを超えると制動力は弱くなりますよね。つまり路面がタイヤを回す力が弱くなることですよね。と言う事はスリップ率０．２～０．３を超えてブレーキ力を強くする（ブレーキを踏むと）一気にロックしてしまう事になりますよね。センターデフロックの車はタイヤがロックする時は四輪が一気にロックしてしまうので、一気にコントロール不能になります。

OO7OO7 · Answer

sdr tvさん

基本的な考え方しか分かりませんが、質問文で

「１：」は四輪の制動力の分配についての記述ですから、例えば四輪共同じ制動力をかけると慣性力が働き前側に加重が移動します。ですから垂直方向の力は、前＞後となりますね。軽くなった後ろが先にロックしやすくなることを意味しています。
よって同時にロックするバランスが理想ということです。

「２：」は、摩擦力の話ですね。例えば、消しゴムに紐を付けて引張ります。この時、消しゴムが動き出す瞬間が物理的摩擦力が最大になります。紐に高精度のバネ秤などをつけて実験すると分かりますが、静摩擦から動摩擦に変化する瞬間ですね。

四輪車の場合タイヤは回転していますから摩擦係数で考えると0.2～0.3程度が最大になるということですから、制動力のバランスは　前＞後　で　ロックする寸前　が理想の最大制動力ということです。

長文でかえって分かり難いですね。

結局、フロントをロックさせないギリギリが最短制動距離ということです。ざっくりです。

aihappa · Answer

何も矛盾していません。
1は同時にロックする制御のことを言い
2は制動するための最大摩擦力が得られるスリップ比を表しています。

制動距離は路面の状態で変わりますのでロックした方が良い場合もあるし、ロックしない方が良い場合もあります。

あまり知られていない方法ですがスピンするという方法もあります。

Lupinus2 · Answer

四輪車の場合は一つのブレーキペダルで四輪に制動がかかるので、
感覚として捕らえ難いのかもしれませんが、
バイクでは前後ブレーキを別々に操作しますので、１のことは普通に行いますし、教習所の教本にも書いてあります。
前後のブレーキ力の配分の話は。

四輪の場合、１の話はユーザーがブレーキを操作するときの話ではなく、自動車設計者が気にすることでしょう。
自動車工学的本やサイトを見たのではないですか？

Lupinus2 · Answer

１は、ブレーキ力の配分の話です。
ブレーキをかければ荷重が前に行くので、先に前後どちらかがロックすることのないようにという意味です。

２はゴムの摩擦の話です。

＞１ではタイヤが前・後輪ロックすると最大制動力がでる

これが間違い。ロックするとグリップは落ちます。
ロックする直前の少しズルズル滑っているくらいが一番グリップが高い＝制動力が高いです。
仮にロックするときは前後輪が同時にロックするくらいの制動力のバランスにしないと、ロックしたらグリップが下がるので、ロックしたタイヤの制動力を無駄にしてしまいますよ、という話です。

四輪車の最大ブレーキングについて

うっわなんか大変なことになってますね・・・皆様的確な御回答で、ナリをひそめていた？のですが・・・。

まだ判らないのでしょうか。

この回答への補足

1は制動力の分配率、2はタイヤの制動力が最大となるスリップ率を差しているので、矛盾はしていないと思います。

この回答への補足

ぜんぜん反対のことではありませんよ。

この回答への補足

１は前輪と後輪の制動力バランス（普通前が強い）

この回答への補足

ちょっと言い方を変えましょう。

この回答への補足

sdr tvさん

この回答への補足

何も矛盾していません。

四輪車の場合は一つのブレーキペダルで四輪に制動がかかるので、

１は、ブレーキ力の配分の話です。

この回答への補足

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