注目の記事 PICK UP

摩擦円とは何か-コーナリング時のグリップ

摩擦円とは何か

摩擦円とは何か-コーナリング時のグリップ
自転車に限らず乗り物に乗っている人でも馴染みが薄いかもしれないこの摩擦円という理論。タイヤのグリップを語る上でこの摩擦円の理論を知っているかいないかでコーナリング時のタイヤのグリップが限界かどうかを判断できるかできないかに分かれてしまいます。摩擦円の理論を理解してロードバイクのタイヤのグリップについて理解を深めていただきたいと思います。

コーナリングを考える時に摩擦円を理解する

乗り物のコーナリングを考える上で欠かせないのが摩擦円です。タイヤのグリップは、加速や減速の縦方向の力と、ハンドルを左右に切った時に発生する横方向の力に分けることができます。その前後左右のグリップの合計の限界値は、タイヤ接地点を中心に円を描くように表すことができます。それが摩擦円です。縦と横の力はもちろん同時に使用することができます。例:曲がりながらブレーキをかける行為。しかし、加速や減速で前後方向のグリップを使うと、その分横方向に使えるグリップは小さくなってしまいます。つまり、タイヤのグリップの限界値は常に一定なのです。この考え方を摩擦円理論といいます。

摩擦円を頭にいれておくと、グリップに余裕がある状態ならコーナリング中でもブレーキをかけてもいいということが理解することができます。しかし、限界で曲がっているときに何かあったら、いったんコーナリングを止めてロードバイクを立ててブレーキを目一杯かけて、減速してからもう一度ロードバイクを寝かせてコーナリングするしかないことも分かります。摩擦円を頭に入れることで、今はコーナリングにだいたいこれくらいのグリップを使っているから、少しだけならばブレーキをかけても大丈夫というような推測が可能になります。何も考えずに走り回っているよりは、安全に、正確に、より速く、よりスムーズにコーナーを走り抜けることができるようになるはずです。

摩擦円とはなんなのか?

タイヤのグリップの状態を表した円を摩擦円といいます。円の中心、タイヤの接地点から伸びる矢印の向きがタイヤのグリップの向きを表します。加速時は前方に、減速時は後方に、右旋回時は右にタイヤのグリップの向きが向きます。矢印の長さがグリップ力の大きさを表していて、円周がタイヤのグリップの限界ポイントなので、矢印が円から飛び出すような力をかけるとタイヤは滑り出します。摩擦円の大小はタイヤのグリップ力の大小を表しており、タイヤの種類や路面の状況、タイヤにかかる荷重によって変化します。ドライでスムーズな路面での摩擦円に比べると、ウェットコンディションや砂利の上でのタイヤの摩擦円は小さくなります。タイヤのグリップが小さくなるということです。ブレーキングによって荷重が前に移動する、前タイヤが地面に強く押し付けられると前タイヤの摩擦円は大きくなり、同時に後ろタイヤの摩擦円は、荷重が抜けるため小さくなります。

直進時のタイヤの摩擦円

直進時の摩擦円のイメージ
直進時は後輪に駆動力が発生するため、後輪の摩擦円が大きくなります。
ペダリングしながら等速で直進している時の摩擦円は上図のようなイメージになります。後輪の摩擦円には駆動力が発生していますが、ロードバイクの駆動力は小さいため、ブレーキング時に比べて矢印は短いです。ロードバイクの荷重バランスは大体、前4:後6のため、等速巡航時は摩擦円の大きさも前4:後6となります。激しく加速すると荷重は後ろに移動するため、後輪の摩擦円が多くなり、前輪の摩擦円は小さくなります。ダンシングをすると荷重は前側に移動することになります。

制動時のタイヤの摩擦円

制動時の摩擦円のイメージ
荷重移動によって摩擦円の大きさが変わります。
上図は制動時の摩擦円のイメージです。減速運動によって荷重は前に移動しているため、フロントタイヤの摩擦円が大きくなり、リアタイヤの摩擦円は小さくなっています。ブレーキをかけたときに後輪が滑りやすくなるのはこのためです。よって、ハードブレーキ時には腰を引いて重心を後ろに移動させて、後輪にも荷重をかけると荷重移動を相殺することができ、挙動が安定します。直進状態でブレーキをかけると後ろ向きにグリップ力が働き、制動力が大きくなるほど矢印が伸びることになります。矢印の先端が摩擦円の円周上に達した時が、タイヤのグリップの限界となり、それを超えて矢印が摩擦円から飛び出すようなブレーキをかけると、タイヤはグリップを失ってスリップしてしまいます。フロントブレーキだけを強くかけると激しい荷重移動が起きて、後輪の摩擦円が消滅します=後輪が浮く。

コーナリング中のタイヤの摩擦円

コーナリング時の摩擦円のイメージ
旋回中の摩擦円は矢印が真横に伸びます。
定常旋回、コーナーのアールと速度が一定のコーナリングでの摩擦円のイメージです。加速や減速はしていないため、荷重配分は巡航時と同じくややリア寄りの前4:後6で、摩擦円の矢印は内側の真横に伸びています。コーナリングスピードを上げれば上げるほど、もしくは旋回半径を小さくすれば小さくするほど、矢印は長くなっていき、矢印の先端が摩擦円の円周上にあるときタイヤは最大のグリップを発揮している状態です=コーナリングの限界。この状態で路面状況が悪くなる、タイヤと路面の摩擦係数が低くなると摩擦円が一気に小さくなるため、タイヤはスリップしてしまいます。また、この状態からさらにロードバイクを倒す、もしくはブレーキをかけると矢印が摩擦円を飛び出してしまう力が働こうとしますが、摩擦円の限界があるため、タイヤのグリップを失って転倒することになります。

理論上の最速コーナリングとは

公道では直線部分でブレーキングを終えてから、バンクさせるのがコーナリングのセオリーですが、ここでは摩擦円理論上の最速コーナリングを考えてみます。まず、摩擦円で後ろ方向のグリップを最大に使ったフルブレーキングを行います。この状態でバンクさせると矢印が摩擦円を飛び出してしまうので、ブレーキを緩めながら、その分だけロードバイクをバンクさせ始めます。そのまま横方向のグリップの割合を多くしていき、ブレーキレバーを完全にリリースした瞬間にフルバンク状態に入ります。このようなコーナリングをすると、グリップの合力(矢印)は摩擦円の円周をトレースするように移動することになります。これがタイヤのグリップを使い切った安全マージンゼロの限界コーナリングになります。難易度が非常に高いため、無理にチャレンジはしないでください。

コーナリング中のブレーキは何故危ないのか

減速もしくは加速しながら曲がる時、タイヤのグリップ状態は真横方向と後ろ方向を合成した、斜め後ろ向きの矢印の向きになります。横方向に最大のグリップを使った状態のままブレーキをかけて減速すると、後ろ方向の矢印と右方向の矢印の合力は斜め後ろ向きの矢印となり、この斜め後ろ方向の矢印は摩擦円の円周上から飛び出してしまいます。これはタイヤのグリップの限界を超えたことを意味します。よくコーナリング中にブレーキをかけてはいけないと言われるのは、このためです。グリップに余裕のあるコーナリング中ならブレーキをかけても大丈夫ですが、矢印を摩擦円の円周内にとどめることが必要になります。いきなり強くブレーキをかけると矢印が摩擦円から飛び出してしまい、スリップしてしまいます。安全に曲がるためにはいかに矢印を摩擦円から飛び出させないかを考える必要があります。

走行中のロードバイクのタイヤのグリップの状態について理解していただけたでしょうか。
摩擦円とタイヤのグリップの力が働く矢印の関係が理解できると、今どれだけグリップに余裕があって、少しブレーキをかけても大丈夫とか、フルブレーキをかけた時前輪に荷重がかかるので、腰を引いて後輪にも荷重をかけないと後輪が浮く、もしくは後輪の摩擦円が小さくなりすぎてタイヤがスリップしてしまうということが理解できると思います。
タイヤの摩擦円と走行状態によるタイヤのグリップ=矢印の関係を理解して、走行中のロードバイクのタイヤのグリップ状態について意識してみてください。

自転車は何故曲がるのか?-ロードバイクのコーナリング力学
ロードバイクが曲がるメカニズムロードバイクで曲がるということに意識をした方は少ないのではないでしょうか。オートバイクに乗っていた私からするとペダリングやパワートレーニングについては色々情報が溢れているのに、何故ロードバイクのコーナリングについては...

自転車は何故曲がるのか?ロードバイクのコーナリングの力学の基本については上記の記事をご覧ください。

コーナリング時に最適な荷重バランス-セーフティコーナリング
コーナリングに最適な荷重バランスを考える最も安全にコーナリングできるポジションは、前荷重なのでしょうか。それとも後荷重なのでしょうか。前後の荷重バランスからセーフティコーナリングを考えます。コーナリング中も前後の荷重バランスを考えるロードバイクの...

コーナリング時に最適な荷重バランス-セーフティコーナリングについては上記の記事をご覧ください。

関連記事

  1. Garmin EDGE 820J

    Garmin EDGE 820Jの基本設定アクティビティプロフィール

  2. 自転車ナビルートアイキャッチ

    自転車ナビルート設置2020年までに100地区拡大へ

  3. ロードバイクのハンドルポジションの決め方

    ロードバイクのハンドルポジションの決め方

  4. ヒルクライムを楽に登るハンドルの握り方とペダリング

    ヒルクライムを楽に登るハンドルの握り方とペダリング

  5. サイクルイベント別参加する時に抑えるべきポイント

    サイクルイベント別参加する時に抑えるべきポイント

  6. 消耗品の交換時期を見極める

    消耗品の交換時期を見極める-駆動系編

  7. ロードバイクのポジションの考え方

    ロードバイクのポジションの考え方

  8. KUREのMade For SPeedシリーズのケミカルが気になる存在に

    KUREのMade For Speedシリーズのケミカルの実力は如何に

  9. 飛行機輪行の時に抑えておきたいポイント

    飛行機輪行の時に抑えておきたいポイント

特集記事

  1. WordPressテーマアイキャッチ オウンドメディアブロガー向けWordPress厳選有料テーマ
  2. お名前.comアイキャッチ お名前.comで取得したドメインのDNS設定をする-CORESERVER編
  3. Garmin EDGE 820J Garmin EDGE 820Jに海外の地図を入れて海外ブルベに使う方法
  4. 短期間で鍛えるヒルクライム力-フィジカル編 短期間で鍛えるヒルクライム力-フィジカル編
  5. ブルベの完走メダル ブルベとは何か
  6. ヒルクライム楽に登る正しいダンシング ヒルクライムを楽に登る正しいダンシング
  7. ロードバイクのエアロフォーム ロードバイク乗車時の呼吸とは何かを考える
  8. ロードバイクのポジションの考え方 ロードバイクのポジションの考え方
  9. ロードバイクライフを始めるために必要なこと ロードバイク初心者に最低限必要な装備
  10. ブルベにエントリーするアイキャッチ ブルベにエントリーする

PICK UP記事

  1. Garmin EDGE 820J Garmin EDGE 820Jに海外の地図を入れて海外ブルベに使う方法
  2. 自転車は何故曲がるのか?-ロードバイクのコーナリング力学 自転車は何故曲がるのか?-ロードバイクのコーナリング力学
  3. カンパニョーロゾンダアイキャッチ CampagnoloZONDA(カンパニョーロ・ゾンダ)はワイドリム化
  4. ロードバイクのエアロフォーム ロードバイクのメンテナンス時にやっておきたいアップグレード
  5. エントリーグレードのカーボンクリンチャーホイール エントリーグレードのカーボンクリンチャーホイール
  6. Garmin EDGE 820J Garmin EDGE 820Jの設定方法のまとめ
  7. ろんぐらいだぁす!聖地巡礼 ろんぐらいだぁす!聖地巡礼-浦賀から片瀬江ノ島コース
  8. コーナリング時に最適な荷重バランス-セーフティコーナリング コーナリング時に最適な荷重バランス-セーフティコーナリング
  9. 短期間で鍛えるヒルクライム力-トレーニング編 短期間で鍛えるヒルクライム力-トレーニング編
  10. WordPress(ワードプレス)アイキャッチ WordPressのリビジョンを削除・管理してデータベースを最適化するプラグイン…

おすすめ記事

  1. ろんぐらいだぁす!ツーリングガイド
  2. 東レがカーボンを値上げ来年モデルの価格に影響か
  3. グランフォンドとは何か-人気の高まる山岳ロングライド
  4. コーナリング時のライディングフォーム-フォームごとの特徴
  5. Garmin EDGE 820J
  6. ワールドサイクルのR250防水大型サドルバッグラージ試用レビュー
  7. コーナリングの動作を学ぶ-予測と判断
  8. バイクパッキングの入門にピッタリ-ワールドサイクルからR250サドルバッグ発売
  9. AMP対応とGoogleアナリティクスとGoogleアドセンスの設定方法
  10. ブルベやロングライドにおすすめのロードバイク

Twitter

最近の記事

  1. PBP パリ・ブレスト・パリ
  2. ロードバイク初心者がビンディングペダルを使いこなすポイント
  3. シマノR8000新型アルテグラ徹底解剖
  4. ワールドサイクルのR250パーキングストッパー&チェーンフック試用レビュー
  5. ワールドサイクルのR250防水大型サドルバッグラージ試用レビュー
  6. 普段の走行で意識することでトラブルを回避するポイント
  7. サイクルイベント別参加する時に抑えるべきポイント
  8. サイクルイベントにこれから参加する人に向けての心構え
  9. ワールドサイクルのR250ドラム型フロントバッグ試用レビュー
  10. ワールドサイクルのR250フロントポーチラージ試用レビュー

人気記事

  1. ワールドサイクルのR250防水スマートライドポーチ試用レビュー
  2. ピナレロ2018年ニューモデル発表会-GANシリーズ
  3. ワールドサイクルのR250フロントポーチラージ試用レビュー
  4. コスパだけじゃないジャイアントのTCRシリーズの真価とは
  5. ブルベにおすすめのアルミクリンチャーホイール
  6. シマノR8000新型アルテグラ徹底解剖
  7. 40代からのロードバイク-40代から速く強くなる方法
  8. ヒルクライムを楽に登るハンドルの握り方とペダリング
  9. 自転車活用推進法でロードバイクは走りやすくなったのか
  10. 東京湾一周-一度はチャレンジしたいワンイチコース
PAGE TOP
Translate »