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2014年11月12日

燃費(電費)を決める要因 1.走行抵抗 (2)転がり抵抗

自動車が移動するためには、いろいろな部品が回転するので、そこで転がり抵抗が発生します。
主な転がり抵抗の要因は、
・タイヤの変形
・路面とタイヤの接地面との摩擦

タイヤが受ける空気抵抗を含めても、転がり抵抗へのタイヤの変形による影響は9割にも及ぶので、他の要因はほとんど無視できます。


なぜ、タイヤの変形が転がり抵抗の主要因になるのか?
自動車のタイヤは走行中、常に変形させられているからです。

アリがちな誤解の一例として「硬いタイヤは変形しにくいから燃費が良くなる」というのがある。
タイヤが完全な剛体なら、そうなるはずですが、実際は画像のように変形しているから「硬いタイヤほど変形しにくいからエネルギーロスが多くなり燃費が悪くなる」です。


-----------------------

タイヤがどの程度燃費(電費)に影響するかというと、
一般的に燃費の良い運転ができるとされる信号や渋滞の無い快適な状態でドライブしていると、1/4はタイヤで燃費が決まってしまっている。


タイヤの転がり抵抗を減らすには低燃費タイヤの装着が手っ取り早いが、日頃の空気圧の管理を怠ると台無しです。
空気圧は自然に減るし、気温が下がればさらに減ります。
夏から冬へと季節が変わってもタイヤの空気圧を点検調整しなければ、燃費(電費)は5%悪くなる。
20kWhほどのエネルギーで走るEVだと1kWhに相当します。


転がり抵抗、転がり抵抗係数の関係を図示します。


《まとめ》

【転がり抵抗】
車輪がころがる際に生ずる路面との接触によるタイヤの変形により発生する。ころがり抵抗係数と車両総重量に比例するが、車速には関係しない。
 Rr = Wμ
 Rr : 転がり抵抗(kg)
 W : 車両総重量(kg)
 μ : 転がり抵抗係数


「燃費(電費)を決める要因 1.走行抵抗」シリーズ一覧
1.走行抵抗とは
(1)加速抵抗
(2)転がり抵抗
(3)空気抵抗
(4)坂道での勾配抵抗
(5)回転部の摩擦抵抗
(番外編)低燃費タイヤ


○資料画像:「低燃費タイヤ等普及促進協議会」(経済産業省)
http://www.meti.go.jp/committee/materials2/data/g90126bj.html
「資料3 タイヤが自動車燃費に与える影響について」を加工して作成。
※経済産業省の利用許諾済
ブログ一覧 | EV | クルマ
Posted at 2014/11/12 06:48:54

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この記事へのコメント

2014年11月12日 9:40
車のことはあまり知らないので、素人考えですが、
エネルギー=力×距離
という大前提があるので、「タイヤにかかる力が同じなら(車体重量と加速度で決まる)、変形の大きなタイヤのほうがエネルギーロスが大きくなる」という事ではないのですか?
空気圧と転がり抵抗の関係のグラフも、それを裏付けているように思うのですが。

エコタイヤは、非保存力(エネルギーを失う)である粘性変形を減らし、保存力(受け取ったエネルギーを返す)である弾性変形を増やしたタイヤのことかな?と思っています。
コメントへの返答
2014年11月12日 13:57
変形の大きさだけではなく、変形にかかる力が影響します。

柔らかく変形にかかる力が小さいタイヤが大きく変形する。
硬く変形にかかる力が大きいタイヤが小さく変形する。
どちらの影響が大きいのかわかりませんよね。

だから、転がり抵抗係数という共通の物差しで比べるようになっています。
2014年11月12日 10:36
いつも参考にさせていただいています!
一つ疑問に思ったのですが、どこかに書いてあったらすみません。

性能低下や危険性を無視した場合ですが、空気圧を上げていき転がり抵抗が一番少なくなるポイントはどこになるのでしょうか?
もしずっと少なくなり続けるのであれば、グラフが限りなく並行に近付くのはどういったところなのでしょうか。
コメントへの返答
2014年11月12日 11:01
実用上の一般的な特性からすると、タイヤの許容空気圧の上限のようです。
市販タイヤの多くは350kPaですね。
乗り心地に違和感がなければ3kg/cm2(290kPa)の空気圧あたりが燃費が良いと思います。
2014年11月12日 11:52
たびたび、おじゃまします。
>変形にかかる力が影響します。
かかる力は、静止時には車体重量。走行時にはそれに加えて加速度×車体重量(ニュートンの法則 F=m*a)できまるので、タイヤの硬さとは無関係のはずでは?

柔らかさによってかかる力が違うというのは、物体が衝突するときに、硬さによって物体にかかる力が違う(布団に落ちる場合とコンクリートに落ちる場合の痛さの違いです)という現象がありますが、

この場合はエネルギー(衝突直前の運動エネルギー)が一定で エネルギー=力×距離 の関係から(変形)距離が大きいほうが力が小さくなるだけで、エネルギーに違いはありません。

つまり、柔らかいほうが力が小さい、という現象はエネルギーロスに考慮する必要はないと思います。
前述の、おもに車体重量で決まる変形だけ考えればよいのでは?
コメントへの返答
2014年11月12日 13:57
変形にかかる力という表現が誤解を生みだしているようなので、変形に必要な力と言い換えればお判りでしょうか。
柔らかいタイヤをへこませるよりも硬いタイヤをへこませる方が力を必要とします。
転がり抵抗、転がり抵抗係数の関係を図示しました。
これでも疑問に思う場合はタイヤメーカーに直接お尋ねいただいた方が良いと思います。
2014年11月12日 13:32
>柔らかいタイヤをへこませるよりも固いタイヤをへこませる方が力を必要とします。
ほんどにそう考えているなら、とんでもない初歩的間違いをしています。
同じ重りを、コンクリートの上に乗せた場合と、スポンジの上に乗せた場合では、変形量は違いますが、かかる力に違いはありません。(かかる力=重りの重さ×重力加速度)
かかる力は変形の大きさとは無関係で、力をかける条件で決まります。

>転がり抵抗、転がり抵抗係数の関係を図示しました。
これは、荷重(=タイヤにかかる力)が大きいと、エネルギーロスが大きい、という事を示しています。
変形量は、たぶんどちらも同じぐらいなのでしょう。エネルギー=力×距離ですから、同じ変形量でも力が大きいとエネルギーも大きいという図です。
硬いからエネルギーロスが大きいという図ではありませんよ。あくまで、荷重は、おもに車体重量と加速度で決まりますから。
コメントへの返答
2014年11月12日 13:54
私では誤解を解いて差し上げるには力不足なので、やはり、タイヤメーカーに教えていただくことをお勧めします。



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「[パーツ] #リーフ LEDヘッドライト用バルブ H8/H11/H16 / LEH102 http://minkara.carview.co.jp/userid/2063701/car/1565974/8003679/parts.aspx
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