ブレーキシューの減り

質問

どなたか教えてください。
雨の中走行するととブレーキシューの減りが早くなるとのことですが、どういった機序によるものでしょうか？

回答No.11

ryuuu214 · ベストアンサー

まず、水の比熱はアルミの１０倍以上だというのは、そのままの意味です。
検索すれば簡単に分かります。
次に、雨中走行でリムとブレーキシューが同時に削れるのは、大部分が路面から巻き上げられた砂のせいです。
砂を構成する素材は、シューよりもアルミよりも遥かに硬いから当然ですね。
だから、雨中走行後にもリムの荒れたブレーキ面で余計にシューが削れるような事はあり得ません。
何故それを否定する見解が見当たらないのか？というと,バカばかしくて、誰もそんなことを想定すらしないからです。
リムのブレーキ面は、最初からギザギザに加工されてますが、雨中走行の砂で削れるときに付く傷と同程度なので、その前後で状態が大差ない、という意味です。
アルマイト加工されたカラーリムは、ギザギザ加工が無いので、この事実が明確に確認できます。
雨中走行後のカラーリムのブレーキ面は、その色が荒く削り落とされます。
もちろん、それで、それ以降のブレーキが良く効くことはありません。
私、確認しました。

回答No.10

ryuuu214

砂が洗い流された路面ではシューが減らない、というのは完全なデマです。そんなもの存在しません。
仮にあっても、シューはドライより大幅に消耗します。
何故なら、シュー自体に研磨剤が含まれていて、それが水の粘性でブレーキ面にまとわりつくからです。
安物のシューには、研磨剤がないものがあります。これがドライなら機能するのは、正に分子間力の仕業です。
ナノレベルでも完全平滑なガラスを指でなぞると張り付くように摩擦を生じる現象と同じです。
でも、このタイプの研磨剤の無いシューは、よく知られてるように雨だと殆ど効きません。
だから、シューもリムも仮想の砂の無い路面では、雨だと減らないでしょう。ブレーキとして機能しませんが。
あと、リムのブレーキ面は、最初からギザギザになっていて、雨天走行でギザギザの度合いが大きく変わることはありません。

こういうサイトには、物理法則を無視した珍説が溢れてて面白いですね。

お礼

回答ありがとうございます。

「物理法則を無視した」というのがどれをさすのか私には明確でなかったのですが、「そんなもの存在しません。」という事からすると、砂等がない極端な状況を仮定したことに対してでしょうか？　私は思考実験の際に一番極端な例を考えるのは有りではないかと思うのですが…　ただし、皆さんの理論には付いていけていません。

シュー自体に研磨剤が含まれていると言うのは不勉強のため知りませんでした。
「リムのブレーキ面は、最初からギザギザになっていて」というのが磨かれてなくなるということでしょうか？
しかしながら、「雨天走行でギザギザの度合いが大きく変わることはありません。」
ということですので、研磨されず、ギザギザのままということでしょうか？この点が理解できませんでした。

補足

回答を頂いた皆さんありがとうございます。
私が不勉強でよく分かっていなかったのですが、分子間力について調べたところ次のようなかんじでした。

・レオナルド・ダ・ビンチは中学生レベルの摩擦・摩耗の理屈を知っていた。（摩擦は垂直抗力に比例する）
その後その知識は失われ、クーロンさん他により近代になり再発見された。
→　砂やリムの傷に基づく回答に相当
・しかしながら、中学生レベルでは摩擦の速度依存性、温度依存性が説明できず、分子間力をもちだした凝着説が最近の主流？になっている　
→　分子間力に基づいた回答に相当
・凝着説でも説明が付かない現象が複数有り、摩擦・摩耗・潤滑に関しての(工学的応用ではなく)基礎的機構に関しては今日でもまだ未解決

雨の中走行するととブレーキシューの減りが早くなる理由も、たくさん回答を頂いたように複数の解釈があるのだと思います。
結局私の頭が良くなく、どれがもっとも良いのか判断できませんが、
現象として「雨の中を走行するととブレーキシューの減りが早くなる」あるいは「一旦雨の中を走行してしまうとその後はブレーキシューの減りが早くなる」という事を否定する人はいない事が判りました。

回答No.9

ぐれんふぃでぃっく（@tepoglen）

5です。
ブレーキ＝運動エネルギーを摩擦によって熱エネルギーに変換する装置
ってのは誰しも認識しているモノだと思ってましたが。。。

雨天晴天に関わらず摩擦に対して熱が発生するのは変わりませんし発生した熱はそれぞれ水冷+気化熱・空冷のみの違いってだけなんで。

回答文に明確に書いてます。
リムが雨水中の砂などによる異物によって傷が付きそれによってシューが摩耗するって。
ですから雨天走行でも砂などが混じっていないキレイな雨水中を走っている場合はシューに異物になるものが存在しないのですからリムは傷つかず結果シューは摩耗しません。

水によって摩耗するなら船底なんかあっとゆうまに穴が開いて沈没するはずですね。

よってあえて自己の回答文を書き換えます。
雨天走行するとブレーキシューはその雨水の状況によって減ったり減らなかったりする。
雨天走行で傷ついたリムはその肌の荒れ具合によってその後の天候に関係なく絶えずシューを攻撃し減らせ続ける。

お礼

回答ありがとうございます

これはNo.8の「リムとシューが同時に削れるのが原因だとプロショップの認識は共通してます」と同様と言うことでよいでしょうか。
ただし、次の2点は異なっている：
1）原因は砂の噛み込み(雨天時等のみ)ではなくリムの荒れ具合(天候によらない)である
2）リムに傷がついた後は雨天かどうかは関係なくなる。

回答No.8

ryuuu214

砂の噛み込みでリムとシューが同時に削れるのが原因だとプロショップの認識は共通してますし、冷静になれば、削れる感触が誰でも分かるはずです。
あと、この削れるときに熱が出るのは当然です。熱とは分子の運動そのものですから。分けて考えるのは無意味です。
濡れると熱が出ないように勘違いするのは、水の比熱、つまり温まり難さがアルミの１０倍以上だからです。

お礼

回答ありがとうございます

No.10では「リムのブレーキ面は、最初からギザギザになっていて」とありますので、
砂とリムの傷両方で削れるということなのでしょうか。
それともやはり砂が主要因でブレーキシューが減るのでしょうか？

＞水の比熱、つまり温まり難さがアルミの１０倍以上だからです。
これは実際にはそういうわけではなく、大きな差があるという比喩表現でしょうか

回答No.7

Postizos

6ですが。2と同じです。6は砂によって削れるのではないということを書きました。

ブレーキは運動エネルギーを熱に換えて捨てる機構であると書いていますが
その時に機械的な摩耗は必要ではないわけです。熱は出るけれどゴムやリムは減らないのが理想的なわけです。実際晴天時にはそのように効率良く働いていますが、雨天時には熱が出にくいのでその分ゴムやリムを削るという余計な仕事に力が食われていると考えられます。
ブレーキにとっては摩擦熱が出てそれを放熱することが大事で、摩耗によって制動しているわけではないということです。

3については私はよくわかりません。

お礼

回答ありがとうございます

雨天時には熱が出にくいのでその分ゴムやリムを削る
晴天時にはそのように(摩耗しない)効率良く働いています

この差は温度によるものという事のようですが、熱が出にくい → ゴムやリムを削るという所がよく分かりませんでした。
　　皆さんには当たり前すぎて回答内で開示されていない内容ですが、こんなかんじでしょうか？不勉強ですいません。
　　　　運動エネルギー→熱エネルギー変換効率が雨の日は悪化(水により摩擦係数が下がるため)
　　　　(従ってブレーキをかける時間が長くなる→ブレーキ使用時間が長くなるのにつれ)砂によってではななくゴムやリムが削れる量が増える

回答No.6

Postizos

前の質問はリムの削れではなくてゴムの減りだということに着目すべきでしょう。もちろんゴムが砂を噛んでいるダートの方がリムの側の削れは大きい。しかし雨の時のブレーキシューのゴム方の削れはダートを走ってもそれこそ砂ひとつ無いような都会の舗装路を走ってもさして変わりません。ダートを走っている方ならご存知と思います。
砂でリムが削れるのはシューのゴムの面や溝切りに砂粒が食い込んでじっとしているからであってリム側に砂が食い込んでゴムを削っているのではない。砂が噛んでいる時の感触は音などでもわかります。

砂が主な原因だとしたら晴天時は砂だらけのダートでも舗装路でもシューのゴムの削れかたが変わらないのは説明がつかないでしょう。
また水ペーパーの方がカラ研ぎよりゴムが削れるのも説明がつかない。粗目のペーパーで実験してみるとわかりますがペーパーの目詰まりのせいではありません。

舗装路の雨天走行後チェーンステーあたりに垂れて掛かっている汚れを拭いて観察するとあれはほとんどがゴムの粉であることがわかります。ドロみたいに見えますがそうではないのです。良く観察してみてください。
リムの上などを見ると砂の色ではなくてゴムの黒い色だということがわかります。
都会の舗装路はある程度雨が降ると逆にホコリなどは流されてしまった状態になっています。土色をした水たまりなんて最近はめったに見ないですね。

普段の直感とは違うので受け入れにくいのだと思いますが、雨天時にシューのゴムが削れるのは水のはたらきなのです。

お礼

回答ありがとうございます。
雨天時にシューのゴムが削れるのは水のはたらきということのようですが
不勉強のため今ひとつ理由が分かりません。
No.3と同様なのでしょうか。

回答No.5

ぐれんふぃでぃっく（@tepoglen）

雨天走行でシューが減るのは雨水と一緒に砂などがシューとリムの間に挟まり、リムを削って表面を荒らしてしまうからです。
荒れたリムの削りカスはシューに刺さり込み刺さり込んだリムの削りカスがさらにリムを削る。。。という悪循環になってます。
雨天走行後、チェーンステー基部、BB部分をよく見てみると砂と一緒に削れたリムのアルミ片がキラキラと光って見えます。
また、シューをブレーキアームから外してよく見てみると刺さり込んだアルミが見てとれるはずです。

表面がザクザクに荒れたリムですものシューが減るのも無理はありません。
ひどくなる前にリムのブレーキ当たり面を修正しましょう。

もしも水浸しのゴミひとつ砂一つない室内かトラックを走行したならばリムが荒れることもシューが減ることも無いでしょう。

お礼

回答ありがとうございます。
No.1の回答内容に加えて、リムの荒れということですね。
一旦雨天走行をしてしまうとその後は表面がザクザクに荒れたリムになるので
乾燥時にもブレーキの減りは早くなるということでよろしいでしょうか。

回答No.4

ryuuu214

愛知県じゃあなく、間、でした。

回答No.3

ryuuu214

追加で、砂の噛み込みに加えて、摩擦という現象の本質は、物質間、この場合はリムとブレーキシューの愛知県の分子間力だが、それとは別にギザギザが噛み合う事による物理的性質という側面もある。
なので、雨で水がリムとシューの間で膜を作ると、分子間力が効かなくなり、ギザギザの噛み合い、つまりシューの消耗だけになるので、制動力を確保する為に,柔らかいシューが余分に削れる。

お礼

回答ありがとうございます。
これは前提として水で濡れていても乾燥時と同等のブレーキ力が得られるということでしょうか。
分子間力については不勉強なため何の事かよく分からなかったので調べてみます。

回答No.2

Postizos

ゴムの質が水に弱いためという説もありますが、エネルギーを摩擦熱に換えて捨てる原理のブレーキなのに水の膜のせいで熱が上がらないためだと考えています。
その分エネルギーがゴムを削る力として消費されているのではないか。
雨天時は普段よりも強い力でブレーキを掛けていますが制動で消費している運動エネルギーは(速度が同じである時）同じか、雨でスローダウンしていればむしろ小さいわけです。最終的には熱エネルギーに変換されて捨てているのは同じだと思いますので、その晴天時より多く入力した力がそのままゴムとリムを減らすのに使われていると考えて良いと思われます。

ゴムという物が我々の一般的な印象より案外水に弱いという一面は確かにありますが、雨天時の減りの早さの度合いは大きすぎてそれでは説明がつきません。

ゴムを削る時、サンドペーパーでカラ研ぎするより耐水ペーパーに水をつけて削った方がずっと早く削れますが、この時カラ研ぎではかなりの熱が出ているのが体感できます。
また下りの途中で停止してリムに足などが触れるとかなり熱くなっているのがわかります。

お礼

回答ありがとうございます。
・ブレーキ時の自転車の運動エネルギーを熱として捨てている。
・雨天時は水の膜のせいで熱が上がらないため、運動分の熱エネルギーに変換して停止するには余計にブレーキをかけなければならない
ということでしょうか。

熱エネルギーの観点から考えたことはなく、単なる摩擦低減かと思っていましたが
確かに雨天時はブレーキを強く握りますね。
これが、晴天時より多く入力した力がそのままゴムとリムを減らすのに使われているということでしょうか。

回答No.1

ryuuu214

タイヤが跳ね上げた泥水に砂が混じり、リムとブレーキシューの間に噛み込むので、ヤスリと一緒だから、当然シューが削れる。

お礼

回答ありがとうございます。
泥除けを付けることにより泥水がタイヤやリムに滴ってくる場合と、泥除けが無い場合で削れ具合が変わってくると想定されるのでしょうか。
泥水の滴りを改善する泥除けを開発すると儲かるのかな？