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解決済みの質問

後輪ロックでスピンする理由

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。

投稿日時 - 2002-04-17 10:33:41

QNo.254298

暇なときに回答ください

質問者が選んだベストアンサー

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。
******
 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)
******
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。

投稿日時 - 2002-04-26 22:13:49

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。

投稿日時 - 2002-05-20 13:47:13

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・・。

投稿日時 - 2002-04-27 23:10:52

ANo.26

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回答(26)

ANo.25

普通の手押し台車で考えてください。

 台車で自由輪を後ろ(手元側)にし、固定輪を前に(向う側)した状態(通常の使い方とは逆向き)でエイッヤっと、台車を押し出す場合。
 運転手がハンドルをガッチリ握り締めた状態で、後輪がロックしてスピンモード状態に突入した車の状態。
【上記の2つの状況はほぼ同じなのです】

すなわち、後ろが自由輪の場合の台車で説明すると。
 僅かな傾き・振動・歪みや押す力の方向のズレにより通常、台車はスタート時から徐々に進路を変え始めます。
 わかりやすくするために、後輪(自由輪)が左に振れ始めたと仮定しましょう。
 この時、直進しようとする前輪(固定輪)は進路を変え始めた後輪(自由輪)により進路を右方向に歪められます
 進路を歪められた前輪は台車の直進しようとする慣性と角度を持つことになり、タイヤには斜め方向の力が掛かり、摩擦抵抗が発生します。
 発生した抵抗により前輪は減速しつつ、右方向に進みますが、後輪は自由輪であるために最初に与えられた慣性を保ちながら前進を続けようとします。
 この時台車は、抵抗により減速しつつ本来の進行方向とは違った角度に進むが、後輪は前輪の抵抗により慣性の方向が前輪の進行方向とは逆の左側にズレはじめます。
 慣性の方向と角度が大きくなるにつれ、前輪に対し斜めに押される力の角度は浅い角度から深い角度に変化する事で抵抗も増大し、減速度も増します。
 減速度が増す事により慣性の方向はさらに左へ変化します。
前輪の減速と慣性の方向の変化は同時且つ、相乗効果により加速度的に進みます。尚且つ、前輪の減速が進み、慣性の方向が左に変り続けると、更に前輪を回転軸として遠心力も発生するでしょう。

台車の自由輪である後輪を「ロックして滑り出した車の後輪」に当てはめ、
最初に与えられた慣性とは違う角度が大きくなり続ける前輪を「不意の後輪ロックにより運転手がハンドルを握り締めた状態」と考えてください。


転がり摩擦は滑り摩擦より遥に小さいですが、転がっている物はタイヤです。
球体の様に自由に方向が変えられる物とは違い、回転方向が決まっている物です。回転方向とは違う方向の力が掛かれば別の摩擦力が発生し、回転しているタイヤに対して新たな摩擦力はタイヤを減速させる力となります。

投稿日時 - 2002-04-26 19:09:24

ANo.24

あれま、そうだったたんですか
でしたら、No.16の蛇足にある台車に関する説明を良く読んでください。

 >30km/hで慣性走行している前輪を、
 >それ以上の速さで追い越すことは出来ない
 >(ロックする事で摩擦が下がる事はあっても、「加速」は出来ないでしょう)
 >とおもいますが。

「30km/hで慣性走行している前輪を、
        それ以上の速さで後輪が追い越す」のではなく。

「滑り摩擦で減速しつつスライドする後輪に以上に
        前輪が抵抗により減速してしまうのです」
なお且つ
「角度が大きくなるにつれ増大する前輪に対する抵抗による減速と
    慣性により発生する遠心力によって後輪のスライドは加速するでしょう」

投稿日時 - 2002-04-25 13:05:43

お礼

>「滑り摩擦で減速しつつスライドする後輪に以上に
        前輪が抵抗により減速してしまうのです」
 
 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)

 そこなんですよね。

投稿日時 - 2002-04-25 21:15:33

ANo.23

なんだ、良く考えれば答えは出てるじゃぁないですか

No.16のお礼で台車の件で書いていますよね「内容については承知しています」と、
ハンドルを直進で固定した車が後輪のみロックさせた状況と同じじゃないですか。

後輪ロックの際、左右完璧な同時ロックはありえません、
車は僅かにロックが遅れた方に滑り出すでしょう。
ロックした後輪は台車の自由輪と同様に車の進行方向を歪めます、
その結果、ロックした後輪が回転している前輪を追い越すのです。

この場合、
適切なカウンターステアを当てることが出来るなら、
車の軸線が歪んでも、前輪を進行方向(慣性の方向)に向けることになり、
前輪に角度のズレによる抵抗は発生しないので、
ロックした後輪が回転している前輪を追い越すことは出来ません。

現実的には後輪ロックでスピンモードに入るような異常なスピードで
適切なカウンターを当てられる人は少ないでしょう。
(大半の人はハンドルを握り締めて硬直状態になるのでは?)

投稿日時 - 2002-04-24 19:31:17

お礼

実験装置がまだですが、
>No.16のお礼で台車の件で書いていますよね「内容については承知しています」と、
について。

これは単に、荷物を運ぶ台車を動かすのに、後輪のほうを自由回転(車輪の回転でなく、車軸の方向を回転させる)させたほうが「てこの原理」で動かしやすい、という内容でしたので、まったく意味が違います。

30km/hで慣性走行している前輪を、それ以上の速さで追い越すことは出来ない(ロックする事で摩擦が下がる事はあっても、「加速」は出来ないでしょう)とおもいますが。

投稿日時 - 2002-04-24 23:24:02

ANo.22

どうしてそこに戻ってしまうのでしょうか?
nozomi500さんがそう誤解している内は問題は解決しません。

今回は辛口、断定口調で行きます。

>1について。
「フリー回転している前輪と…ぐらいの違いがあると思います…

思うのは勝手ですが「ありません」。
精々タイヤの太さ、トレッドパターンの違いくらいです。
走行状態、状況によって勝手にグリップの変わるタイヤがあるなら、ぜひ欲しいモンです。

>2について、
タイヤと路面の摩擦はありますが、…止める作用は無視できる)と考えます。

考えるのは勝手ですが「無視できません」。
クラッチ切った状態で試してみて下さい。自転車でもいいですよ。
経験からの回答であるならば、nozomi500さんはブレーキをしない限り止まらない、すばらしいエコ車両をお持ちだということになります。
登り坂と空気抵抗で止まるのでしょうか?
Fタイヤが車両の自重の上に、接地、回転していることを知って下さい。
浮かしたタイヤを一度回すとブレーキかけるまで止まらないのであれば、この世の物とは思えないベアリングを内蔵しているはずです。譲って下さい。
しつこいようですが、摩擦がなければ決して曲がれません。


>3について、
Fは慣性で…になると思います。

思うのは自由ですが「勘違いしています」。
ハンドルを切らなければ、真直ぐ引き摺られて滑るのです。
飛ぶようであればハンドルが著しく曲がっているか、フレームがよれているか、F/Rの直線軸がずれているか、どれをとっても不良車両です。
Fタイヤがグリップしている限りハンドル切ればバイクは曲がろうとするのです。前への運動を横に持って行くわけですから、当然抵抗がかかります。速度も落ちます。バイクも横を向きます。
摩擦抵抗がなければ(少なければ)、慣性で真直ぐに進もうとします。

以上です。

なお、雪道におけるスリップに関する話題は、不確定要素が多すぎるため、お答えすることはできません。
一つ言えるのは「雪や氷の上でロックしたタイヤが、不意にどこに吹っ飛ぼうが、ある程度以上は知ったこっちゃない。」ということです。

投稿日時 - 2002-04-23 15:13:32

補足

いろいろ寄せられているのですが、実験装置を作って、確認してみたいと思いますので、しばらく、お礼を待たせてください。

22のご回答に補足させていただくなら、

>「フリー回転している前輪と…ぐらいの違いがあると思います…
については、制動力についての違いです。同じタイヤであっても、止まっているタイヤと回転しているタイヤの違いですから。

>タイヤと路面の摩擦はありますが、…止める作用は無視できる)と考えます。
>考えるのは勝手ですが「無視できません」。
フリー走行でとまるまで、慣性をブレーキなしで摩擦抵抗でとまるのに、何メートル進むか、それとスリップしたタイヤが止まるのに何メートル進むか、の比較では問題にならないでしょう。たぶん、ブレーキかけないと永久に止まれない下り坂でも同じような現象は起きると思います。

左右については、「限界」を超えたところでスリップするわけだから、左右のタイヤが「全く同じ」で限界を迎えるわけがなく(立てたバイクが倒れないほど真直ぐ立っている、とか、磁石の真ん中にある鉄球がどちらにもひきつけられずに真ん中で動かないとか、現実的には起こらないようなバランス)、どちらかの方向にふれるのは不良車両でなくても仕方ないと思います。

それもふくめての実験装置で確認したいと思います。

投稿日時 - 2002-04-24 08:34:04

ANo.21

こんにちは。
なかなか楽しい議論ですね。
次のような説明ではいかがでしょう。
ポイントは、「静止摩擦は動摩擦よりはるかに大きい」です。
もし、車両が完全に直進方向を向いていれば、(四輪の場合はさらにブレーキの左右のバランスも完全に合っていれば)後輪ロックしても完全に直進できることについては異議はないでしょう。
問題は、わずかでもカーブしていた場合ですね。この場合、前輪にも後輪にもカーブの外側に当たる方向に力(遠心力)がかかっており、通常はタイヤのグリップ力がこれに耐えています。
ここでのポイントは、グリップしているタイヤの接地面は道路に対して「静止」しているということ。
昔、中学校での実験を記憶している方も多いと思いますが、板の上で物を滑らせる場合、滑り始めに一番力が必要で、滑り出すと、(加速にもよりますが)意外と力が要りません。これは、「静止摩擦係数」が「動摩擦係数」に比べてとても大きいためと説明されますよね。(原理的には分子間の結合から表面の振動での接触面の低下など、かなり複雑らしい。)
「道路にグリップしている」タイヤは、道路に対して静止摩擦状態にあり、回転方向に対してわずかでも傾いた方向については、極めて強い摩擦抵抗を持っています。一方、ロックしたタイヤは「動摩擦領域」に入ってしまい、静止摩擦に対して、数分の1しか抵抗力がなくなり、おまけに方向性もなくなってしまいます。この原理は、後輪にパワーをかけすぎてスリップした場合でも概ね同じで、これにより、横方向の力の分担に差が生じ、スピンが起きます。
しかし、これで車体が真横を向いてしまったとしても、もし、前輪が正確に進行方向を向いていれば前輪のほうが進行の抵抗が少なく、後輪が遅れるので車体を直進に戻すことができます。これが
「上手なカウンター」で、上手な2輪レーサーが転倒ぎりぎりのスライド(スピン)から、蛇行しながらも車体を立て直すシーンで実感できるでしょう。ところがなかなかそううまくいかないのが多いですね。理由は概ね2つあります。
ひとつは、車体の回転モーメントの大きさ。1回転に3秒もかかるようなゆっくりとした回転でも、100Kgを超えるバイクの回転(スピン)を止めるには相当な力が必要で、動摩擦に入ってしまった後輪にこれを期待するのはもともとかなり酷な話です。さらにもうひとつは、前輪の方向。精一杯、上手にカウンターを当てたつもりでも、前輪を進行方向に正確に向けるのは至難の業で、わずかにずれてしまいますが、こうなると「静止摩擦」でグリップしている前輪は、進行方向に対しては後輪より大きな抵抗を生み出し、結局後輪が前輪を追い越してしまいます。
(スピンは、発生するときは前輪の静止摩擦で起きるのに、止める場合は後輪の動摩擦で止めなけりゃいけないのが難しいところ。という理解ですね)
 さてさて、ご説明になりましたことでしょうか。

投稿日時 - 2002-04-22 22:19:08

ANo.20

雪道のFF軽四輪で、サイドブレーキを効かしたまま発進した場合。

道路は通常、排水させるためかまぼこ状になっているので、
後輪ロックで進み出すと後輪は側溝側に滑っていくでしょう。
駐車場のような比較的平らなところでしたらハンドル操作をしない限り、
真っ直ぐ進むはずです。

後輪ロックで進みだすと、後輪と地面の間に雪が入りこみ非常に滑りやすい状態になるでしょうから、僅かな道路の傾きに反応し低い方へと滑って行く。
しかも、滑り出すと落ち切るまで止まらない可能性が高く、焦って変な操作をするとどうなるか判らないと思う。

雪上の場合、動いている(回転している)タイヤはブロックパターンで水を切り雪に食いつく努力をしますが、ロックしたタイヤはタイヤと雪面の間に水が入りこみハイドロプレーンと同様の状態になるので非常に滑りやすいでしょう。

投稿日時 - 2002-04-22 17:16:39

ANo.19

その軽四,サイドブレーキは,ちゃんと両方効いていたのでしょうか?
片効きだと,加速・減速・惰性,何れの場合でも,後輪が横に流れると思いますが・・。
(加速状態だと,それほどでは無いかも知れません。)

投稿日時 - 2002-04-21 01:05:48

補足

そのあと、ちゃんと車検は通っていたので、両方きいているはずです。

ちなみに、サイドブレーキもフットブレーキも、操作系統が違うだけで、車輪を止めるのはドラムなりディスクなりの同じブレーキですよね。普通にブレーキをふむぶんには、片効きする様子はなかったと思います。
(なにぶん、当時の彼女の車は「土足禁止」だったもので、上履きを持ってない私は運転した事がなくて、実際にブレーキを踏んだ事がない)

投稿日時 - 2002-04-21 18:33:12

ANo.18

三度の回答でごめんなさい。

もう一回だけ確認です。

1.
nozomi500さんはF/Rで、スニーカーとローラースケートほど違う素材のタイヤを履きますか?

2.
**いくら回転していても転がっている=グリップしている。
(路面との摩擦がなければいくら丸いものでも滑るだけで転がらないでしょ。)
**すべっている(パワーの掛け過ぎによる空転でも、急制動によるロックでも)=グリップの限界を超えている。

3.
「足」は左右で動きに自由度があるが
「タイヤ」は前後で位置関係は不変。
=つまり、RがFより前に出ようとするのではなく、(語弊を恐れずに言ってしまえば)RがFを軸に回転運動を起こしている。

そういうことだと思うんですがね?


4輪もFF/FR/MR/4WD、によってだけでも動きは変わるのに、「FF4輪リヤロックのままの発進」と「走行中の2輪の制動によるリヤスリップ」と比較するのもおかしいと思う(全く別の運動でしょ?)。

ちなみにあげあしとりだけど、単車で「スピン」は物凄い技術だと思う。

投稿日時 - 2002-04-19 11:57:49

補足

思い出したので補足。
「雪道軽4」ですが、当時の主流は「MT車」でした(ミラだったか、トゥデイだったかの)。
発進してすぐ「ニュートラルからセカンドギア」ということをしますので、その間、「慣性で進む状態」になります。
(どの時点でぶれたのか、私が運転してなかったのでハッキリしませんが、「慣性」で進んでいる状態であれば、物理法則的には全く同じことになります。)

投稿日時 - 2002-04-20 21:52:16

お礼

1について。
「フリー回転している前輪と、ロックした後輪」の違いは「フリー回転しているローラースケートと運動靴」ぐらいの違いがあると思います。ローラースケートの材質は硬質ゴムかな。

2について、
タイヤと路面の摩擦はありますが、フリー回転している以上、前輪地面が車体に与える摩擦は転がり摩擦としてほとんどない、(慣性で進んでいるから、車体を引き止める作用は無視できる)
と考えます。

3について、
Fは慣性で(たとえば30km/hで制動をかければ、30km/hで進もうとする)進むので、フリーの前輪を中心に回転しようとすれば、30km/h以上の速度で前に出なければならない、ということになると思います。

投稿日時 - 2002-04-19 23:18:21

ANo.17

こんにちは。一応,バイク乗りです。

>「ロックした後輪」が「回転している前輪」より前に進む・・・
映画に出てくるバイクの転倒シーンのように,意図的に後輪を外に振り出さない限り
仰るような状態にはならないと思いますが・・・。
と言うのも,ロック状態の後輪は,慣性によって進み続けようとする車体に,スイングアームを介して
ズルズルと前方に「引っ張られている状態」なのですから,前輪より前までせり出してくると言う理屈が分かりません。
実際,車体を後方に引っ張る働きによって,ロックしない領域なら,後輪ブレーキは一種のスタビライザーとして
機能しますから。(と言って,私は全く後輪ブレーキ使わない派ですが。)

では,前輪が半分リフトするぐらいの減速Gなら,回転している前輪より前に出る?・・出ないと思います。
後輪のみのブレーキですから,後輪がリフトしたら,その瞬間に減速Gが無くなってしまうからです。
逆に,「前輪ブレーキだけ」だと,この状態は出来るでしょう。「ジャックナイフ」状態になったら,すかさず車体をひねれば良いわけですから。
(これ,たしかHONDAのコマーシャルで,トライアルライダーやってたような。・・)

では,何故「回転している前輪」より前に進むように見えるか?
「遠心力により,外に押し出されている状態」と考えます。
コーナリングもしてないのに遠心力?とお思いでしょう。私の考える理屈はこうです。

[スライド状態の発生]
・ロック状態になった時,車体が左右どちらかに僅かに傾いている。
 →瞬間的に曲率の非常に大きなコーナーを曲がっているのと同じ状態
 →遠心力の発生(まだ弱い)
 →後輪がコーナー外側に振り出される。(でもまだ弱い)
・あるいは,路面に僅かにカントが付いている。
 →路面の直立しているつもりが僅かにリーン状態になっているのと同じ。
 →路面の低い方へ後輪が流れていく。(まだ弱い)

[状態の悪化]
・後輪がコーナー外側に振り出される。(路面の低い方へ後輪が流れていく。)
 →振り出された分だけ(後輪が流れた分だけ)リーンアングルが深くなる。
 →リーンアングルは,当然前輪にも伝わる。回転している前輪は,ジャイロ効果によりリーン方向内側に切れ込んでくる。
 (地球ゴマで実験して下さい。)
 →ある程度のリーンアングル+前輪の内向・・後輪がスライドしているものの,これは正にコーナーリング状態。
 →コーナーリング状態が強まることより,遠心力も強まり,ますます後輪はスライドを強めていく。

[転倒]
 →上記4行を繰り返し,後輪からスリップダウン。
 →スリップダウン寸前でも,前輪はグリップしているので,「前輪を軸にくるりと回る」


圧雪路面やアイスバーンなら,低い次元で上記の[スライド状態の発生]→[転倒]に至りますよね。
直立に近い状態で後輪がスライドする。=「回転している前輪」より前に進むように見えるだけ・・
と思うのですが,如何でしょうか?

投稿日時 - 2002-04-19 00:47:11

お礼

ありがとうございます。

「遠心力」というのは、「みかけの力」ですから、「慣性」として考えればいいと思います。
「雪上軽4」の経験では、傾いていない、ジャイロ効果が問題になるほどの回転していない状態で、後輪はふれましたので、
原理的なもので「前輪フリー・後輪ロック」状態では不安定になる、というものがあるように思います。
たしかに、後輪が前にでるのは不安定になった結果スピンして前にでるのであって、後輪自体が前に出ようとするのではないようですね。

投稿日時 - 2002-04-19 08:44:56

ANo.16

No.7のyanronです

私としては、「後輪が前に出る」という風には考えていないのです
「後輪が横に出る(逃げる)」なんですよ

前輪フリーで後輪ロックの場合ですが
二輪車はタイヤのジャイロ効果でその位置を常に保とうとします
しかしロックしたタイヤにはジャイロ効果は働きません、
加えて摩擦力もほとんど無くなっているので
それ故、僅かなバランスの変動でタイヤが横に逃げ転倒しようとします
(重力に引かれ後輪(車体)は横になりたがる)
車体の傾きが続くとタイヤ(接地点)に対し重心位置のズレが大きくなり
バランスの回復が不可能になり、転倒と言う結果になります。
もっとも
前輪はそのまま直進し続けるようとするので
自然にカウンターステアを当てる形になりますが
この時にバランスを取りそこなうと、もちろん転倒です。
転倒の形としは「自分がバイクの前に出る」か「後ろに落ちる」かですが
それはバランスの崩れ方次第ですね
したがって
前輪がフリーで回転していても
後輪をロックさせると転倒すると認識しているのです
(現実には発生し得ない条件での机上の空論ですよ)
通常、現実には「人がバイクの前に出る」場合の転倒は
重心と速度の加減で後輪が瞬間だけグリップを回復しハイサイドになります


蛇足
台車の自由輪が前か後ろかによる方向転換の力加減の違いは
今回の質問とはチョット違うと思うのですが解説しておきます
最初に
台車を後ろから突き放した時、自由輪が前か後ろかで発生する違いですが
仮に・・・
水平で全くの平面状の床を、全く歪みのない完璧な台車に対して
後方より台車の中心を直進方向に完璧にズレが無く押せるなら
自由輪は前でも後ろでも関係ナシに直進するでしょう
(現実には不可能ですが)
現実路線で行くと
後ろが自由輪の場合・・・・
僅かな傾き・振動・歪みや押す力の方向のズレにより
通常、台車はスタート時から徐々に進路を変え始めます
この時
直進しようとする前輪(固定輪)は進路を変え始めた後輪(自由輪)により進路を歪められます
進路を歪められた前輪は直進しようとする慣性と角度を持つことになり、タイヤに抵抗が発生します
発生した抵抗は前輪を減速させますが、後輪は自由輪であるため、お構いなしに進路を変え続けます。
その結果
慣性を保ちつつ進路を変えながら前進を続けようとする後輪と
進路を変え続ける後輪により最初に与えられた慣性とは違う角度が大きくなり続ける前輪
すなわち、抵抗が増え続けて減速し続ける前輪・・・・
結末は皆さんご存知の通りです。

台車を押す場合は簡単な力学です
前が自由輪の場合・・・
回転する支点は後輪(固定輪)
台車のハンドルの位置が力点で、支点のやや外ですね
作用点は台車の重心位置です
後ろが自由輪の場合・・・
回転する支点は前輪(固定輪)です、台車のハンドル位置が力点です
作用点は台車の重心位置です
どっちが回転しやすい(力が少なくて済む)かは分かりますよね?

投稿日時 - 2002-04-18 18:34:42

お礼

たびたびすみません。
後輪が「横」であれば、前輪が前に進んでいる限り、やっぱり前に進むと思うのですが・・。

ジャイロ効果については、雪道の軽4の場合の速度では、そんなに回転数もないから、考えに入らないと思います。
2輪と4輪で、現象としては同じ力学要因だと思うのですが、たまたま、2輪の場合ブレーキが独立しているから発生しやすいのと、発生した場合に転倒という結果に結びつくことになる、という違いでしょう。

(台車については、スピンとは関係なく、たまたま、話題に出ただけです。内容については承知していますので、新たなコメントはなくてもかまいません。)
実験装置として、前輪回転フリーの台車に後輪ロックさせてみたい気はしますが。

投稿日時 - 2002-04-18 21:30:35

ANo.15

u13

前輪ノーブレーキでハンドルをまっすぐに持って後輪ロックさせてもスピンしませんよ。
私の原付は後輪がスリックタイヤ状態だったのでいつもそんな感じで止まっていたので間違いないです。自転車も。

後輪ロックでスピンするのは無意識に前輪のブレーキを握ってしまったかハンドルを傾けてしまったかではないでしょうか?

投稿日時 - 2002-04-18 17:50:25

ANo.14

 
  皆さん、何を言っておられるのかよく分からないのですが、これは物理学(力学)の問題で考えれば、きわめて当然なことのように思います。摩擦とかはあまり関係ないと思います。
 
  二輪バイクは後輪駆動で、FF軽四は、前輪駆動ですね? 分からないので確認させてください。
 
  この場合、慣性の法則と、角運動量保存の法則の問題です。
 
  後輪駆動のバイクで、後輪にブレーキをかけると、後輪の回転は止まります(または、止まるの似たような回転になる)。すると、車体は、慣性の法則で前に進んでいることになります。
 
  この時、前輪には角運動量の法則が働きますが、ハンドルを左右に揺らしてしまうとか、路面状態で、前輪のタイヤの回転向きが変化する(つまり、タイヤの回転前進方向が右か左に回る)時、車体は慣性運動で前に進んでいるので、前輪が、横の速度成分を持つと、前進方向への速度成分は、僅かに少なくなります。後輪の前進方向への速度成分は同じです(これは前輪タイヤが回転自由で回るので起こります)。
 
  すると、バイクはかなりな速度で走行しているので、この前輪の前進方向への速さと、後輪の速さの僅かな違いが、あっという間に出てきてしまうのです。後輪の方が速く前進しているのですから、前輪を追い抜いて、前へと出てくるのです。
 
  これは回転モメントを生み出す結果になり、バイクの重心を中心に、回転運動が起こり、これがスピンです。
 
  バイクで前輪にブレーキをかけた時、バイクは慣性運動で進んでいるのでなく、後輪の回転で進んでいるのです。ハンドルは、前輪のタイヤの向かう方向を決めていますが、前輪が止まった状態だと、ハンドルを回しても、タイヤが、右か左向きに前進方向を変えるだけで、この状態のまま、後輪の駆動力で、前進して行きます。ハンドルを動かしても後輪の方向回転にならず、路面状態で後輪の方向が少しずれても、前輪は、慣性運動でなく、後輪の運動によって進んでいるので、前進速度の差が出ないので、スピンになりにくいのです。
 
  軽四輪の場合も、後輪にブレーキをかけるとスピンするのは、バイクで前輪にブレーキをかけた場合と同じ状況で、しかし、違うのは、バイクは前輪に駆動がないので、後輪が回っていると、後輪が前輪を押して走行しているに対し、四輪の場合は、前輪が後輪を引っ張っているので、前輪が、左右に振れると、前輪の前進方向の速度成分が減り、それに対し、後輪は、慣性運動で、元の前進方向を維持しているので、後輪の方の速度が大きくなり、後輪が前に出、そうなると、スピンになるのです。
 
  軽四輪で前輪にブレーキをかけると、前輪が左右にふれても、タイヤが路面に対し回っていないので、数度とか、左右にタイヤの進行方向が傾いたまま、直進して行き、スピンが起こらないのです。この場合、自由に回転している後輪が左右に振れると、確かに、前進方向への速度成分が減りますが、車体は慣性運動をしており、後ろが遅くなっても、別に回転は起こらないのです(確かに後ろが少し横揺れしますが、前の方が慣性運動で速く進んでいるので、引っ張られて、この横のずれも修正されてしまうのです)。
    

投稿日時 - 2002-04-18 16:53:27

お礼

新たなご回答ありがとうございます。
なるほど、とは思うのですが、「前輪が左右に振れる」ことなしに、後輪は振られていた(雪道の軽)と思うのですが・・。だいだい、あの場合、最初っからサイドブレーキを引いたまま発進(アスファルトならズズズ・・っとなるところ)、だったので、最初から後輪の速度が前輪よりはやいはずはないんじゃないでしょうか。

投稿日時 - 2002-04-18 21:21:01

ANo.13

サイドフォースを失うのは
駆動力をかけすぎた場合
制動力をかけすぎた場合ですね。
(ロックするのはもちろん制動力)

どちらも後輪で起こればスピンですし
前輪で起これば曲がれなくなります。

スピンによってロックが起こることはないでしょう。
路面との接地がなくなるのでロックしやすくなることはありますが、、

キャスタつきの台車で自由輪を前にすると真っ直ぐ進むが
逆にすると真っ直ぐ進ませるのは難しいです。
手を離すと簡単に180度回転します。

投稿日時 - 2002-04-18 01:16:09

お礼

なんどもおそれいります。

私は、台車は「自由輪」を後ろにして押すほうが旋回させやすくて好きなんですが、意味としては同じですね。

投稿日時 - 2002-04-18 08:05:48

ANo.12

なんかみなさんややこし解釈ですね。

後輪がロックした場合
サイドフォースを発生するのは前輪のみになりますので
カウンターを小刻み(神業)にあてれば
直進しますが当て損なう(または当てない)場合
前輪がサイドフォースを発生し
スピンが始まります。
スピンが開始されると斜行状態になるので
前輪のみが大きなサイドフォースを発生し
いっきに車体が旋回します。

前輪がロックした場合後輪のみがサイドフォースを発生し車体は常に進行方向を向こうとします。

船の舵のようなものですね。

投稿日時 - 2002-04-17 20:58:12

補足

お礼を書いていて、1つ気になったこと。

後輪はロックするからスピンするのか?
当たり前みたいなのですが、実は、スピンするような力がかかっているから(横方向の力だから前向きに回転する方向に力がはいらなくて)グリップを失ってロックするんじゃないか?という疑問。
そんなことはないのかな、やっぱり。

投稿日時 - 2002-04-18 00:11:35

お礼

 linus3030様、ikkyu3様、tez3様には何度も登場いただいてありがとうございます。

 じつは、私、何度も質問は出した事がありますが、1日に10件を超す回答をいただいたのは初めて(いままでの質問レベルが高すぎたのかアホすぎたのかは別にして)で、お礼の順番も前後したりしています。ご容赦ください。

 もし、前輪が「ボールベアリング」みたいに、どっちにでも転がるようなモノで出来ていたら(さらにフリーで回転したら)サイドフォースは発生しないからスピンしない、ということになるでしょうか。

投稿日時 - 2002-04-18 00:03:50

ANo.11

No.8 ikkyu3です。
ごめんなさい。転がり摩擦だけでは有りませんでした。前輪全くのノーブレーキではないときですよね。訂正します。

>それがローラースケートより摩擦が小さいとは思えないのですが・・
前輪の僅かな転がり摩擦に、後輪のすべり摩擦より大きな、しかしロックするほどでないブレーキパッドの摩擦が加わります。

投稿日時 - 2002-04-17 20:56:31

お礼

ありがとうございます。
前輪まったくノーブレーキでもスピンしますから、ブレーキパッドの摩擦ぬきでもあり、だと思います。

投稿日時 - 2002-04-17 23:56:00

ANo.10

再び顔を出しました。
長くなりますが、しばしおつき合いを…

>傾きが主たる要因…
車体の傾きもさる事ながら、路面の傾き(ギャップ等も含む)も考えて下さいね。また、前から観た傾きと、上から観た傾きが有りますから(もちろん横からも)…
すなわち(2輪では)進行方向に対して垂直線軸上に、両輪がまっすぐ乗っている状態で水平に直立し、なおかつ路面が完全な水平、ならば横へのスライドはありませんよね。


>ふんばった時の運動靴みたいなものだと思うのですが、それがローラースケートより摩擦が小さい…

スニーカーとローラースケートで比較するから分からなくなります。
踏ん張ったスニーカーと、滑ったスニーカーで比較して下さい。(ローラースケートでも構いませんが…)
歩いていて滑った右足は左足の速度を超えますよね。

なお、ロックしたタイヤというのは踏ん張りきれなかったスニーカーに相当します。
速度が踏ん張りきれる所まで落ちない限り、グリップは回復しないのです。(ま、そこで下手に踏ん張っちゃったら今度はハイサイド食らうんですけどね。2輪はね。)


最後に
単車で横に滑ったリヤがフロントを追いこさない例を一つ。
2輪ドリフトです。
私がOFF ROADのコース等で実際に、まま経験することなのですが、(オンロードのレーサー、ジムカーナや峠をやっている人間も経験しています。)
特にオフでのハイスピードコーナーでは、タイヤのグリップ力があっけなく慣性力と遠心力に負けて徐々にリヤが滑りはじめます。この時点でアクセル開度を調整すればまたグリップしますね?逆にこのまま不用意にアクセルを開け続ければ当然スリップダウンします。
しかしそのまま開け続けていても、うまく前後左右にバランスをコントロールすると、フロントも滑り出します。
前後とも完全にグリップを失った状態ではないので、そのまま吹っ飛ぶわけではありません。微妙なグリップとスライドのバランスでラインをトレースしながらあたかもターンテーブルの上をフワフワと回るかのような感覚でコーナーを抜けていきます。
コーナー出口で車体を起こしてやれば、まっすぐ前に進みます。

4輪でも同じですね…。


この例で、グリップ(摩擦)の関係はお分かりいただけると思うのですが、いかがでしょうか?

蛇足:2輪はね、タイヤが回っていないと倒れちゃうんだよ。(←かなり深いです。)

投稿日時 - 2002-04-17 18:50:36

お礼

傾きがない場合、(完全にない、というのはバイクが倒れないほど真直ぐ立つほどありえない現実だとして)後輪が前に出ようとしてもどっちに出るか決められずに出られない状況はあると思いますが、後輪が前に出ようとする力は働くのではないかと思います。

スニーカーとローラースケートの例ですが、フリーの前輪とロックした後輪では、右足に運動靴を履いて左足にローラースケート(キックボードでもいい)を履いた状態の方が近いと思います。で、左足を前に出して右足を地面につけた場合、どうみたって、左足の方が摩擦は小さいと思います。たとえ右足がズルズル地面をこすっていたとしていても。

そういえば、キックボードって、後輪にしかブレーキがついていませんね。

投稿日時 - 2002-04-17 23:54:18

ANo.9

一つ追加で・・・。
タイヤは転がっているとき、左右に曲げられると元に戻ろうとして曲げられた反対方向に復元力を発生します。
これをコーナリングフォースといいます。
さて、前輪、後輪とも回転している間は左右のバランスをとるようにコーナリングフォースが発生していて。
直進しています。
車輪がロックした場合この、コーナリングフォースがなくなり、結果としてバランスが崩れスピンします。
2輪だと後輪がロックしても前輪が回転している間は何とか立て直せますが、
前輪がロックすると舵がきかなくなり即、転倒します。(笑!!)
4輪の場合は以外と後輪がロックするとスピンします。
従って安定性を確保するため、前輪の方が早くロックするように設計され、また舵取り車軸には一定の重量配分が掛かるように法律で規制されております。
ご参考までに。

投稿日時 - 2002-04-17 18:34:01

お礼

ありがとうございます。
解釈としては、後輪は「回転しようとする」から、フリーの前輪はそれに振り回される状態になる、ということになるでしょうか。

投稿日時 - 2002-04-17 23:44:20

ANo.8

たくさん詳しい回答が出ておりますので、一点だけ。
>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」のすべり摩擦は、「回転している前輪」のころがり摩擦より小さいのですね。

投稿日時 - 2002-04-17 13:44:41

お礼

有り難うございます。
ただ、「ロックした後輪」というのは、たとえば、ふんばった時の運動靴みたいなものだと思うのですが、それがローラースケートより摩擦が小さいとは思えないのですが・・。(ハイドロプレーン状態で浮いているタイヤならともかく)

投稿日時 - 2002-04-17 15:50:07

ANo.7

この質問の経験者って・・・ 
まぁ2輪免許保持者で転倒経験?あり(笑)ってことにしといてください
先のplatina2002さんの説明は4輪車の事のようですが
2輪車も基本的な理屈は一緒です。
 (物理法則は2輪車、4輪車問わずに同様に作用します)

2輪車の場合は4輪車以上に制動による荷重変化が起こります。
車と違いバイクは運転者が動いてしまうからです。
そして車以上にバイクはバランスの変化に対し敏感に反応します。
急ブレーキをかけ、後輪がロックすると・・・
グリップ力(摩擦力)の無くなった後輪は前に出ようとするが、
前輪はロックしていないので摩擦力を保持しており、止まろうとします。
その結果、行き場をなくした後輪が横に滑り出すのです。
 (後輪が右に出るか、左に出るかはその時のバランス次第です)
運転者の技能次第では後輪がロックした場合でも、
バランスを保持するか、
ハンドル操作を行うことにより
後輪が横に滑り出すことをコントロールすることも出来ます。

教習所でもバイクは前:後を6:4で効かせなさいと言うのもそのためです
初心者の方は自転車での経験のせいか
前輪より後輪ブレーキを多用する傾向にあるようですが
自転車とバイクではスピードと総重量が違うので
ブレーキをかけた時に働く慣性もけた違いに大きくなり
後輪ブレーキは直ぐにロックしほとんど役に立たなくなります
私自身は後輪ブレーキは制動用ではなく、スピード調整用として考えています
おかげで、自転車も前輪ブレーキの減りが異様に早いです(笑)

車の場合は機械的に前輪ブレーキ利きを良くして
構造上、後輪のみのロックは出にくくしています


蛇足ですが
ちなみに、車でのドリフトを行なう場合
ブレーキによる荷重移動でドリフトをおこなえるのは中級者以上の技です
初級者はサイドブレーキを効かしてドリフトのきっかけを作ります

投稿日時 - 2002-04-17 13:07:12

お礼

ありがとうございます。
前輪をまったくフリーにして、速度を落とす摩擦がない状態で後輪だけロックしても、やっぱり後輪は前に出ようとするのですが・・。

投稿日時 - 2002-04-17 23:42:07

ANo.6

真直ぐ走れるのは横方向のグリップ力があるからです。

後輪がロックすると
後輪のみ横方向のグリップが低下しますので
わずかな車体の傾きが発生すると
前輪の 横方向のグリップにより
回転が始まります。

前輪をカウンターをあててやることもできますが
そのままにすると今度は逆に回転を始めます。

投稿日時 - 2002-04-17 12:32:05

お礼

ありがとうございます。
傾きは、回転の方向にかんけいすると思いますが、とりあえず、傾いていなくても「後輪が前輪の前に出ようとする」力が働いているようです。

投稿日時 - 2002-04-17 23:38:57

ANo.5

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。

投稿日時 - 2002-04-17 12:31:06

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)

投稿日時 - 2002-04-17 16:09:43

ANo.4

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。

投稿日時 - 2002-04-17 11:50:00

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。

投稿日時 - 2002-04-17 15:47:36

ANo.3

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。

投稿日時 - 2002-04-17 11:26:06

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。

投稿日時 - 2002-04-18 00:09:08

ANo.2

 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……。

投稿日時 - 2002-04-17 11:17:04

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・・。

投稿日時 - 2002-04-18 00:05:42

ANo.1

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?

投稿日時 - 2002-04-17 10:40:49

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。

投稿日時 - 2002-04-17 23:35:40

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