後輪ロックでスピンする理由

質問

二輪車だと、前後で独立したブレーキになっています。
乗っている方は経験していると思いますが、
ブレーキを掛ける時、前輪を強めに（早目に）かけるとうまく止まれますが、後輪に偏ったきかせかたをすると、スピンして後輪が前にでてしまいます。

たとえ雪道であっても、ころがり摩擦のほうが小さいと思うのですが、「ロックした後輪」が「回転している前輪」より前に進むのはどういう理屈でしょうか。

回答No.26

joshua01 · ベストアンサー

こんにちは。
No21のjoshua01です。
Yanronさんのご説明でもお分かりかもしれませんが、ちょっと補強を。
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　ここなんですが、前輪が減速する原因が何（何の抵抗）なのでしょうか。
「地面との摩擦」では後輪の滑り摩擦以上の摩擦が転がり摩擦で発生するはずがないと思うのですが・・。（２台の車を、１台は４輪ブレーキでスリップさせ、１台はニュートラルで・・、そりゃスリップしてもブレーキかけたほうが早くとまるでしょう）
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いよいよポイントが絞れて来ましたね。
概ねご理解のとおり、バイクの車体が道路（進行方向）に対して完全に横を向いてしまっても、上手なカウンターを当てることにより、前輪を完全に進行方向に向けることができれば、前輪が先に進み、車体を進行方向に進むよう、立て直すことができます。
　しかし、体勢が崩れた中でそれはなかなか難しいこと。例えば、時速72km（秒速20m）でスライド中に前輪の方向が進行方向から20度ずれた場合、前輪は斜めに進もうとして進行方向での速度はCOS(20°)に当たる分遅くなり、完全に滑っている状態に対して秒速約２mの割合で遅れることになります。ここまでくると滑ってしまったほうがましともいえるでしょう。後輪は減速しつつも前輪を追い越してしまうのです。
さて、いよいよご理解に役立つでしょうか。

お礼

皆様方、何度もご足労いただいて申し訳ありません。
とりあえず、「前輪がどっち向きにもまわる実験装置（台車）」を作って、「常に前を向いている装置」との差を確認してみたいと思います。

ベアリングみたいな前輪をつくるのは難しいけど、方向自由のキャスター車輪ではどうでしょうね。

坂道を降下しながら、途中で後輪がロックする装置、というのは、なんとか、考えつきました。坂の角度でスリップはさせられるでしょう。

なお、車体が進行方向に２０度傾いた場合に、20ｍ/ｓに対して2ｍ/ｓで「１割」減速ですが、スリップしたら１割も減速できないんでしょうか。
２０度傾けようとすれば、「横方向」にもそれだけの速度を出すわけだから、ほとんど減速しないことになります。だいたい、「傾くから前輪にブレーキがかかる」まえに、「傾くためには横方向に力」が必要です。たとえば「５度」の時点で、横方向と前方向で、横方向を広げる方向に速度差がでるのかどうか・・。

補足

GW中、たいした実験ができなかったのですが、
「前輪回転フリー」の台車、ってのは、意外に（でもないか）、最初から真直ぐすすまないんですね。

それで、ローラースケートで遊んでいる近所の子で実験（というか、観察しただけ。）
左足で滑走して右足でブレーキ（車輪とブレーキゴムの材質は同じらしい）をかけると、右の方は「スリップ」状態ですべり摩擦。左足はフリーで直進しようとするのですが、

体の重心と、左右のスケートが一直線には並ばないから、ある程度以上の制動をかけるとスピンします。
どうも、制動をかけたほうの右足に引っ張られて、フリーの右足が回転するようです。

車の場合、最初には、後輪が前輪を引っ張るような力でフリーの前輪の方向をブレさせ、
ある程度、方向がずれて、進行方向とタイヤの方向が違うようになると、いままでの回答にあったようにグリップ力が抵抗になる、ということを考えています。

「ひまなときに」という質問でたくさんご回答くださったみなさん、ありがとうございます。この場でまとめてお礼させていただきます。

回答No.5

tez3

こんにちは。

ロックするのは既にみなさんのご指摘のとおり、（Rの抜重＆F／Rの摩擦係数の違い）ですが、2輪を例にとった時の質問自体に認識されていない部分があるように思えます。

リヤをロックさせながら、ハンドルを曲げず、直立を維持していれば後輪が前輪より前に出ることありません（Fサスの伸縮によるブレも含む）。
4輪でもサイドブレーキを使って実験してみれば同様ですが…

また、路面ミューの低い所ならばFブレーキをかけたとたんにFRONTからすっ飛んでいきます。Fよりのブレーキだからといって必ずしも安定するわけではないのです。

タイヤ（F）が回っている。と言うことはグリップしているということで、既にグリップを失ったタイヤ（R）との比較にはならないのです。
FがR同様グリップを失ったら制御不能のままふっ飛んでいきます。

RがFより前に出るのは慣性力と遠心力のためです。
制止状態からアクセルターン（スクーターでも砂上なら可）してみればわかります。
直立状態の時は前に進みますが、車体を傾けてやればブレーキもかけていない前輪はほぼ動かずに、急回転によってグリップを失ったRがぐるりと輪を描いて動きますよ。

お礼

有り難うございます。

＞4輪でもサイドブレーキを使って実験してみれば同様ですが…
じつは若い頃、当時の彼女の車（軽４・FF）にのってドライブ中、雪にあったことがあります。ノーマルタイヤでチェーンもなしでした。

あほなことに彼女が「サイドブレーキをひいたまま」発進しようとして、車の後ろが振れた経験がありますから、傾きが主たる要因（後輪が前に出ようとすること自体の）ではないと思います。

もちろん、本当に直立で左右の重さも同じであれば、右にまわる力と左にまわる力が釣り合ってどっちにも回らないことはあると思いますが。（止まっているバイクが、本当に直立ならば、右に倒れるのと左に倒れるのがつりあう）

回答No.4

platina2002

まず後輪がロックしやすい理由ですが、
ブレーキをかけると必ず荷重が前に移動します。
よって、前輪に重さがかかり、後輪にかかる重さは軽くなります。
かかる重さが大きいほうが、ロックしずらいので
後輪がロックしやすい状態になります。

タイヤがロックすると、グリップ力はほとんどなくなります。
そうなると、少しでも横に動こうとする力があれば、（道の傾斜とかハンドル操作左右の重さの違いなど）前輪は、グリップ力がまだあるので、後輪側だけが横に動きます。
その後、タイヤは横向きの力に弱いので、前輪もスリップし、スピンという状態になります。

前後のタイヤが同時にロックしても、荷重が前にあるので、やはり後輪からスリップし、スピンという状態になります。
もし、タイヤにかかる横向きの力が無ければ、スピンしません。

つまり、ブレーキ時の荷重移動ってことだと思います。
ドリフトするときも一度ブレーキを踏んだほうが、しやすいですしね。

お礼

いっぱい回答を頂いてありがとうございます。他の方にも同じようにお礼しなくちゃいけないのですが、とりあえず。

４の回答と、３の回答で、前輪後輪の力について逆の解説があり、
また、同時に「ロックしても」ということで、２の回答の「ロックすることによってグリップをうしなう」説とも違っています。

そのへん、ちょっと考えてみます。

回答No.3

tomikou0000

重心が後輪の方に寄っているためです。
重さの違うものを同じ速度で動かそうとすれば、
重い方にたくさんの力が必要になりますよね。
つまりバイクでは、
後輪の方が前輪よりも強い力がかかっているんです。
摩擦、空気抵抗は前輪、後輪同じと考えると、
強い力のかかっている方が、抵抗に負けないので、
力の弱い前輪が先の止まってしまうのです。
しかも「後輪駆動」ですよね。
ですから、後輪が止まると前輪は前に進むための力を失います。
軽い上に力まで加わらなくなるわけですから、急激に速度が落ちます。
そのため、後輪が前に行ってしまうのです。

お礼

ありがとうございます。
5のお礼に書いたのですが、ＦＦの軽４でもスピンしかけましたから、重量配分ではないと思います。

バイクの前輪は慣性で進もうとしていますし、軽４の場合は前輪が進もうとしているのに後輪がでしゃばってきました。

回答No.2

noname#25358

ロックするとグリップがなくなるからじゃないですかね。

　前輪がロックしてないってことは、グリップがなくなってないってことなので、その場に留まっていられます。
　それに対して後輪はすでにロック――つまりグリップがゼロの状態なので、氷の上を滑るようにツツツーッと前に出てきてしまう。

　そういうことじゃないかと思うんですが……。

お礼

ありがとうございます。
前輪がフリーの状態でもスピンしますから、後輪より遅れるとは思えないのですが・・。

回答No.1

blue_leo

重量バランスの問題じゃないですか？
人間が乗った状態での重量バランスが後輪に寄っているのであれば後輪が
ロックしたあとにはスピンするのでは？

お礼

ありがとうございます。
５のお礼に書いたのですが、後輪ロックした軽４でも振れました。ＦＦの前後の重量バランスは5：5からちょっと前を重たくしたぐらいだと思います。