タイヤのバネ定数について

質問

タイヤのバネ定数は空気圧の増加に比例するということはわかりました。
そこで、タイヤの空気圧がわかっている状態でのタイヤの静的縦ばね定数を求めたいのですが、
その際の計算式などが見つかりません。
あればどなたか教えていただけると幸いです。

回答No.3

sailor

実測するとなれば、まずはホイールに取り付け一定量の空気を入れた状態での重量とホイール中心からタイヤの外周までの寸法を測り、次にタイヤをトレッド面に荷重がかかる状態で垂直に置き、この時点でのホイール中心からおいた面までの寸法を測り、更にタイヤ自体には荷重を載せないように（タイヤの上に錘を載せるなどはだめ）ホイールのシャフト部分等を利用して一定の荷重を加えて計測するということを何度も繰り返すより無いでしょうね。多分、通常のスプリングやエアスプリングのような綺麗な直線や曲線を描くことはないと思いますので、通常のばね定数のような表し方は出来ないでしょう。あらわすとすればグラフに描くような方法をとることになると思います。

回答No.2

tetsumyi

sailorさんの回答の通りでタイヤのつぶれ程度でバネ定数は大きく変ります。
それに加えタイヤの変形の状態もバネ定数に加わったり温度によっても変わります。
実際にはタイヤの場合はバネ定数という形ではなく、そのタイヤ特有の変形や温度による変数として扱うべきです。
実際には数式にするよりシュミレーションとしてタイヤの変形量を求めていると思います。

回答No.1

sailor

これはひどく難しいですね。確かに空気圧がばね定数に大きく影響するのですが、それだけでは計算できませんよ。まず、タイヤの側面の変形に伴うばね定数の影響や、荷重がかかった場合にタイヤの世知面積が変化することによるばね定数の変化などの影響がありますから、相当複雑な計算が必要ですし、実際に接地面積の変換度は実測で求めるしかないでしょう。シリンダーに圧縮空気を入れたように空気圧が作用する面積が一定で、その他に働くのは摩擦のみであれば計算も簡単に出来るでしょうが、タイヤのゴムのたわみ量が荷重に対して比例関係なのか指数的な関係なのか、それともある点を境にそういった関係が成り立たない状態になるのか（多分私は３つ目になると思うが、こうなると計算は無理で実測しかない）によっても、接地面積の変化についてもこのゴムの荷重に対する変移量の変化が影響しますからある一定の関係で増えるとは思えません。接地面積が変われば当然定数も変わりますから、内圧が一定としても単純な計算にはなりません。

まぁ、ある公式に当てはめればレートが計算できると言うものではありませんね。使用するタイヤの種類やサイズによって変わってきてしまうので、計算してすぐに答えが出ると言うものでは有りません。もっと、簡単に言うとゴム製の空気入りのボールでも空気圧から導き出したばね定数とは大きく異なるでしょう、これはボール自体が変形して空気圧による反力が加わる面積が変化してしまうので、その面積を変化によって圧力の変化も変わりますし当然ながらレートも変わるということです。面積の変化が無ければ単純な指数関数であらわせるのですが、タイヤのようなものでは幅や直径の違いにより変移量の大きく異なるでしょうし、ある式に当てはめれば計算できるということは無いでしょう。

補足

ご回答ありがとうございます。
追加の質問みたいで大変申し訳ないですが、
計算で求める事が難しく、実測しかないということならば、なるべく簡易的にタイヤのバネ定数を測定する方法はあるのでしょうか？
もしあれば教えていただければうれしいです。