タイヤのサイズ。転がるタイヤの空気入りタイヤの特性

20.07.2023

力要因の影響下で弾性（変形）ホイールを回転させると、タイヤの接線方向の変形が発生し、ホイールの回転軸から支持面までの実際の距離が減少します。この距離はと呼ばれます 動的半径 r d車輪。その値は、タイヤの剛性とその内圧、ホイールごとの車両重量、速度、加速度、転がり抵抗など、多くの設計および運用上の要因によって異なります。

動的半径は、トルクが増加し、タイヤ空気圧が低下すると減少します。価値 rd遠心力の増加により、車速が増加するとわずかに増加します。ホイールの動的半径は、押す力がかかる肩の部分です。したがって、それはまた呼ばれます パワー半径.

固体支持面（アスファルトまたはコンクリートの高速道路など）上で弾性ホイールが転がる場合、路面との接触領域でホイールのトレッド要素にある程度の滑りが生じます。これは、車輪と路面の接触部分の長さの違いによるものです。この現象はと呼ばれます 弾性滑りタイヤとは対照的に、 スリップ(スリップ)、トレッドのすべての要素が支持面に対して変位した場合。これらのセクションが完全に等しい場合、弾性滑りは発生しません。ただし、これは車輪と路面が円弧状に接触している場合にのみ可能です。実際には、変形した車輪の軸受輪郭が変形していない路面の平らな面に接触し、滑りが避けられなくなります。

この現象を説明するために、この概念が計算に使用されます。 運動半径車輪（ 回転半径) に。したがって、計算された転がり半径は、 r k は架空の半径です。 変形していない滑りがない場合、実際の (変形した) 車輪と同じ線形 (並進) 回転速度を持つ車輪 vと角度回転 ωへ。つまり、値はに特徴づける 条件付き半径。これは、移動速度間の計算された運動学的関係を表すのに役立ちます。 v車と車輪の速度 ωへ:

ホイールの回転半径の特徴は、直接測定することができず、理論的にのみ決定されることです。上の式を次のように書き換えると、

, (τ - 時間）

結果の式から、値を決定する必要があることは明らかです。 r計算することができます。これを行うには、パスを測定する必要があります S、のための車輪によって渡されました n回転数をホイールの回転角で割ります（ φ～ = 2ピン).

弾性滑り量は、タイヤの弾性（コンプライアンス）と路面の剛性が同時に増大することにより、あるいは逆に、タイヤの剛性が増大して路面が柔らかくなると増大する。柔らかい未舗装の道路では、タイヤの空気圧が増加すると、地面の変形による損失が増加します。タイヤの内圧を下げると、柔らかい土壌では土壌粒子の動きや層の変形が軽減され、転がり抵抗が減少し、開存性が向上します。

しかし、低圧の固い地面では、転がり摩擦アームの増加に伴い、タイヤの過度のたわみが発生します。あ。この問題に対する妥協的な解決策は、内圧を調整できるタイヤを使用することです。

実際の計算では、車輪の回転半径は次の近似式で推定されます。

r k \u003d (0.85 ... 0.9) r 0（ここ r 0 - フリーホイール半径)。

舗装道路（滑りを最小限に抑えた車輪の動き）の場合は、次のようになります。 r k = rd.

読者の皆様、こんにちは。今日はホイールサイズに関する多くの質問にすぐに答えたいと思います。私の読者の多くは、それらが何を意味するのか、なぜそれらが必要なのかをまったく理解していません。今日は、車のゴムの寸法が何を意味するのかを、シンプルでわかりやすい言葉で説明しようと思います...

ゴムホイールの寸法には多くの有用な情報が含まれており、それを読み取ることができれば十分です。この情報がなければ、あなたの車に適したタイヤを選択することはできません。単にサイズが合わないだけです。現在、多くのブランドのボディには、推奨事項を記載した特別なプレートが付いていますが、それを読んで店に行き、同じものを購入するだけです。ただし、そのようなプレートが常にあるわけではないため、タイヤの寸法を自分で決定する必要があります。少し説明します。ここでは全体の寸法についてのみ説明します。他の特性についてはすでに多くの記事があります。リンクは以下にあります。

私の冬用ホイール、KAMA EURO 519 を例に挙げて説明しますが、外国製のホイールに比べて決して劣るものではないことに注意してください。有益な情報をお読みください。

まずは全体の寸法から

ホイールのサイズがあります R16 205/55 、これらはいわゆる全体の寸法です。ゴムは目立たないと考えられています（さらに）。

悪名高い文字「R」

多くの人は、英語の最初の文字 R が「RADIUS」の略語を意味すると誤解しています (正直に言うと、私もそう思いました)。しかし、そうではありません！ R という文字はラジアルタイヤを意味します。記事を読んでください。ゴムと金属コードを組み立てて製造する方法です。もちろん、Dの文字を前（斜め）に置くこともできますが、そのような指定は現在では非常にまれです。実際、この文字はサイズとは何の関係もありません。さらに進んでみましょう...

ディスク直径

2 番目の数字 (この場合は 16) は、ゴムの穴の直径、またはこのゴムをどのディスクに装着できるかを示します。 16 があります。つまり 16 インチです。このサイズは常にインチ (1 インチ = 25.4 mm) で指定されることに注意してください。サイズを計算すると、16 X 25.4 mm = 406.4 mm になります。ディスクはホイールの直径より大きくても小さくてもならず、単に装着することはできません。つまり、ラバーが 16 (406.4 mm) の場合、ディスクも 16 (406.4 mm) でなければなりません。

幅

ほとんどの場合、大きな数値が幅を特徴づけます。この場合、この数値は 205 です。ミリメートル単位で測定されます。つまり、私のホイールの幅は 205 mm です。ゴムの幅が広いほど、トラックの幅も広くなり、開通性と粘着力がそれぞれ増加します。

コードの高さ

これは、分数を介して適用される小さい方の数値です。私の場合、これは幅の (大きい方の数値の) パーセンテージとして測定されて 55 です。それはどういう意味ですか？高さを求めるには (私の場合)、205 mm の 55% を計算する必要があります。したがって、次のことがわかります。

205 X 0.55 (55%) = 112.75 mm

これはゴムのコードの高さであり、重要な指標でもあります。図を参照してください。

車輪の総高さ

ホイールの全高を計算してみましょう。何が起こるのですか。

ゴム紐 112.75×2(上下両面に高さがあるため)=225.5mm

ディスクの下 16 インチ = 406.4

合計 - 406.4 + 225.5 = 631.9

したがって、私の車輪の高さは 0.631 メートル、つまり 0.631 メートルです。

ほとんどの車で使用されている最も一般的なタイヤを見てみましょう。そのうちの 3 つは、R13、R14、R15 です。

タイヤサイズR13

最も一般的なのは、R13175/70のようなものは、国内のVAZの多くのモデルに取り付けられています（現在は廃止されていますが）。

何が起こるのですか：

R13 - 直径 13 インチ (25.4 倍) = 330.2 mm

幅175

高さ - 175 の 70% = 122.5

合計 - (122.5 X 2) + 330.2 \u003d 574.2 mm

タイヤサイズR14

最も一般的なものの 1 つは、R14175/65 は、Priora、Kalina、Grant などの近年生産された国内 VAZ モデルや、ルノーローガン、起亜 RIO、ヒュンダイソラリスなどの安価な (人気のある) 外国車にも取り付けられています。等

何が起こるのですか：

R14 - 直径 14 インチ (25.4 倍) = 355.6 mm

幅 - 175

高さ - 175 の 65% = 113.75

全体の寸法 - (113.75 X 2) + 355.6 mm = 583.1 mm

タイヤサイズR15

最も一般的な例は次のとおりです -R15 195/65、多くの外国車 (フォーク) クラスに取り付けられていますが、トリムレベルは高くなります。

何が起こるのですか：

R15 - 直径 15 インチ (25.4 を掛ける) = 381 mm

幅195

高さ - 195 の 65% = 126.75

合計 - (126.75 X 2) + 381 \u003d 634.5 mm

ご覧のとおり、ゴムのサイズを計算することはそれほど難しくありません。

もちろん、ホイールに関しては他にも役立つ情報がまだあります。それについては以下の記事ですでに書きました。あなたのために、私はポイントをリストします、有益で興味深いものを読んでください：

一般に、見出しを読んでください。そこにはさらに多くの情報が含まれています。ご覧のとおり、これらの情報はすべてタイヤから読み取ることができます。時には信じられないこともあります。

タイヤを選択し、その寸法によってホイールの回転半径を決定するには、車軸全体の荷重分布を知る必要があります。

乗用車では、車軸全体の総質量からの荷重の配分は主にレイアウトによって決まります。古典的なレイアウトでは、リアアクスルは総重量の 52 ～ 55% の荷重を占め、前輪駆動車の場合は 48% を占めます。

車輪の転がり半径 rk は、1 つの車輪にかかる荷重に応じて選択されます。ホイールにかかる最大荷重は、車の重心の位置によって決まります。重心の位置は、車の予備スケッチまたはプロトタイプに従って設定されます。

G2=Ga*48%=14000*48%=6720N

G1=Ga*52%=14000*52%=7280N

したがって、車の前輪と後輪の各車輪にかかる荷重は、それぞれ次の式で求めることができます。

P1=7280/2=3360N

P2=6720/2=3640N

フロントアクスルから重心までの距離は、次の式で求められます。

車の L ベース、mm。

a= (6720*2.46) /14000=1.18m。

重心から後軸までの距離:

h \u003d 2.46-1.18 \u003d 1.27m

タイヤタイプ（GOSTテーブルによる） - 165-13 / 6.45-13。これらの寸法により、自由状態のホイールの半径を決定できます。

ここで、 b はタイヤプロファイルの幅 (165 mm)

d - タイヤのリム径 (13 インチ)

1インチ=25.4mm

rc=13*25.4/2+165=330mm

ホイールの回転半径 rk は、荷重に依存する変形を考慮して決定されます。

rk=0.5*d+(1-k)*b(9)

ここで、k は半径方向の変形係数です。標準タイヤとワイドプロファイルタイヤの場合、k は 0.3

rk=0.5*330+(1-0.3)*165=280mm=0.28m

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車（トラクター）は、さまざまな力が作用することによって動きます。この力は、駆動力と動きに対する抵抗力に分けられます。主な駆動力は駆動輪にかかる牽引力です。トラクションはエンジンの動作によって発生し、駆動輪と路面の相互作用によって引き起こされます。牽引力 P to は、自動車が均一に動いた場合の、アクスルシャフトにかかるモーメントと駆動輪の半径の比として定義されます。したがって、牽引力を決定するには、駆動輪の半径を知る必要があります。車の車輪には弾性のある空気入りタイヤが取り付けられているため、走行中に車輪の半径が変化します。この点で、次のホイール半径が区別されます。

1.公称 - 自由状態のホイールの半径：r n \u003d d / 2 + H、(6)

ここで、d はリムの直径、m です。

H はタイヤプロファイルの全高、m です。

2. 静的 r s は、路面から荷重がかかった固定車輪の軸までの距離です。

r с =(d/2+H)∙λ , (7)

ここで、λ はタイヤの半径方向変形係数です。

3. 動的 r d は、路面から荷重を受けて回転する車輪の軸までの距離です。この半径は、ホイールの知覚荷重Ｇｋが減少し、タイヤ内空気圧ｐｗが増加するにつれて増加する。

遠心力の作用下で車の速度が増加すると、タイヤは半径方向に伸ばされ、その結果、半径 r d が増加します。車輪が回転すると、静止している車輪に比べて転動面の変形も変化します。したがって、結果として得られる道路の接線反作用の適用路肩 r d は r s とは異なります。ただし、実験で示されているように、実際のトラクション計算では r s ~ r d を使用できます。

4 ホイールの運動学的半径 (回転) r k - 特定の弾性ホイールと同じ角速度と線形速度を有する、条件付き非変形リングの半径。

トルクの作用下で回転する車輪では、路面と接触するトレッド要素が圧縮され、車輪は自由回転時よりも同じ速度で短い距離を移動します。制動トルクがかかるホイールでは、路面と接触するトレッド要素が引き伸ばされます。したがって、同じ速度では、ブレーキホイールは自由に回転するホイールよりわずかに長い距離を移動します。したがって、トルクの作用下では半径 r to - が減少し、制動トルクの作用下では - が増加します。「チョークプリント」の方法で rk の値を決定するには、チョークまたはペイントで道路に横線を描き、その上で車の車輪を回転させ、道路に跡を残します。

距離の測定私極端なプリントの間では、次の式で転がり半径を決定します: r to = 私 / 2π∙n , (8)

ここで、n は距離に対応するホイールの回転周波数です。私 .

完全な車輪スリップの場合、距離は私 = 0 および半径 r 〜 = 0。非回転ホイール (「SW」) の滑り中、回転周波数は n=0 および r 〜です。

転がるとき、タイヤは遠心力を受けます。遠心力の大きさは、タイヤの転がり速度、重量、寸法によって異なります。遠心ふるいの作用により、タイヤの直径がわずかに増加します。テストの結果、タイヤが 180 ～ 220 km/h の速度で回転すると、プロファイルの高さは 10 ～ 13% 増加することが示されました (モーターサイクルレースでのタイヤテストの結果)。

同時に、遠心力の作用により（タイヤのラジアル剛性の増加により）ホイール軸から支持面（路面）までの距離がわずかに増加し、同時にホイール軸の面積が減少します。タイヤと路面との接触。この距離は動的タイヤ半径 Ro と呼ばれ、静的半径 Rc よりも大きくなります、つまり Ro>Rc です。

ただし、動作速度では、Ro は実質的に Rc に等しくなります。

回転半径は、車輪の角速度に対する車輪の線形速度の比です。

ここで、Rk - 転がり半径、m;
V - 線速度、m/s;
w - 角速度、rad/s。

転がり抵抗

米。硬い路面で転がるタイヤ

硬い表面上でホイールを転がすとき、タイヤカーカスは周期的な変形を受けます。接触するとタイヤは変形して曲がり、接触から離れると元の形状に戻ります。要素が表面と接触するときに形成されるタイヤのひずみエネルギーは、カーカス層間の内部摩擦と接触ゾーンでの滑りに費やされます。このエネルギーの一部は熱に変換され、環境に伝達されます。機械的エネルギーの損失により、タイヤの要素が接触から離れるときのタイヤの元の形状の復元速度は、要素が接触に入るときのタイヤの変形速度よりも低くなります。このため、接触ゾーンでの法線反力は (静止ホイールと比較して) いくらか再分布され、法線力の分布図は図に示すような形になります。通常の反力の結果、タイヤのラジアル荷重と大きさが等しく、ホイール軸を通過する垂直方向に対して一定量 a (ラジアル反力の「ドリフト」) だけ前方に移動します。

ホイール軸を中心とした半径方向の反力によって生成されるモーメントは、転がり抵抗モーメントと呼ばれます。

駆動輪が定常運動（転がり速度一定）している状態では、転がり抵抗モーメントと釣り合うモーメントが働きます。この瞬間は、押すという 2 つの力によって生み出されます。
力 P と道路の水平反力 X:

M = XRd = PRd、
ここで、P は押す力です。
X - 道路の水平方向の反応。
Rd - 動的半径。

PRd = Qa - 定常運動の条件。

押す力Pとラジアル反力Qの比を転がり抵抗係数kといいます。

転がり抵抗係数はタイヤだけでなく、路面の状態にも大きく影響されます。

従動輪の転がりに費やされる動力 Nk は、転がり抵抗力 Pc と転がり直線速度 V の積に等しくなります。

この方程式を拡張すると、次のように書くことができます。

Nk = N1 + N2 + N3 - N4、
ここで、N1 はタイヤの変形に費やされる電力です。
N2 は、コンタクトゾーンでのタイヤの滑りに費やされるパワーです。
N3 - ホイールベアリングの摩擦と空気抵抗に消費される電力。
N4 は、要素が接触から離れた瞬間にタイヤの形状を復元するときにタイヤによって発生する力です。

ホイールの回転動力損失は、回転速度が増加すると大幅に増加します。これは、この場合、変形エネルギーが増加し、その結果、エネルギーのほとんどが熱に変換されるためです。

たわみが増加すると、カーカスとタイヤトレッドの変形が急激に増加します。つまり、ヒステリシスによるエネルギー損失が増加します。

同時に発熱も増加します。これらすべてが最終的に、タイヤを回転させる際に消費されるパワーの増加につながります。

テストの結果、駆動輪（滑らかなドラム上）の状態でオートバイのタイヤが回転すると、1.2 ～ 3 リットルの電力を消費することがわかりました。と。 (タイヤのサイズと回転速度によって異なります)。

したがって、タイヤによる全体的な損失は非常に大きく、オートバイのエンジンの出力に比例します。

回転するオートバイのタイヤに消費される動力を削減するという問題の解決策が非常に重要であることは明らかです。これらの損失を減らすことは、タイヤの耐久性を高めるだけでなく、エンジンやバイクユニットの寿命を大幅に延ばし、エンジンの燃費にも好影響を与えます。

タイプ P タイヤの作成中に行われた研究では、このタイプのタイヤの回転時のパワー損失が標準設計のタイヤよりもはるかに少ない (30 ～ 40%) ことが示されています。

さらに、タイヤを 232 CT コードで作られた 2 層カーカスに転写すると、ロスが軽減されます。

レーシングバイクではタイヤを回転させる際のパワーロスを最小限に抑えることが特に重要です。なぜなら、高速走行時のタイヤロスは走行時の総消費電力の最大30％に達するからです。これらのロスを軽減する方法の一つとして、レーシングタイヤのカーカスに0.40Kのナイロンコードを使用することで、カーカスの厚みを減らし、タイヤの軽量化、タイヤの軽量化を実現しました。弾力性があり、熱の影響を受けにくい。

トレッドパターンの性質は、タイヤの転がり抵抗係数に大きな影響を与えます。

路面と接触する際に発生するエネルギーを軽減するために、レーシングタイヤのトレッド質量は可能な限り軽量化されています。ロードタイヤの溝の深さが 7 ～ 9 mm である場合、レーシングタイヤの溝の深さは 5 mm です。

さらに、レーシングタイヤのトレッドパターンは、タイヤが転がるときの各要素の抵抗が最小限になるように作られています。

一般に、自動二輪車の前輪（駆動輪）と後輪（駆動輪）のタイヤのトレッドパターンは異なります。前輪タイヤの目的は確実なハンドリングを提供することであり、後輪タイヤはトルクを伝達することであるからです。

フロントタイヤのラグは、特にコーナリング時の転がりロスを軽減し、ハンドリングと安定性を向上させます。

米。回転速度に対するパワー損失の依存性の曲線: 1 - タイヤサイズ 80-484 (3.25-19)、モデル L-130 (ロード)。 2 - タイヤサイズ 85-484 (3.25-19) モデル L-179 (ロードリングバイクの後輪用)

後輪のジグザグトレッドパターンにより確実なトルク伝達を確保し、転がりロスも低減します。上記のすべての対策により、一般に、タイヤの回転中の動力損失を大幅に減らすことができます。グラフは、ロードタイヤとレーシングタイヤのさまざまな速度でのパワー損失の曲線を示しています。図からわかるように、レーシングタイヤはロードタイヤに比べて損失が少ないです。

米。タイヤが臨界速度で回転するときの「波」の出現: 1 - タイヤ; 2 - ドラムテストベンチ

タイヤの臨界回転速度

タイヤの転がり速度がある限界に達すると、転がり動力損失が急激に増加します。転がり抵抗係数は約10倍に向上します。

タイヤのトレッド面に「波」が現れます。この「波」は空間内で動かずに、その回転速度でタイヤカーカスに沿って移動します。

「波」の形成はタイヤの急速な破壊につながります。トレッドとカーカスの領域では、タイヤの内部摩擦が激しくなり、トレッドとカーカスの結合強度が低下するため、温度が急激に上昇します。

遠心力の作用下では、高い転がり速度ではその大きさが大きくなり、トレッドセクションまたはパターン要素が分離します。

「波」が発生する回転速度は、タイヤの臨界回転速度と考えられます。

通常、危険な速度で走行すると、5〜15 kmの走行後にタイヤが故障します。

タイヤの空気圧が増加すると、臨界速度が増加します。

しかし、実践によると、SHKH 中の一部のエリアにおけるオートバイの速度は、スタンド上で決定されるタイヤの臨界速度 (タイヤがドラム上を転がるとき) より 20 ～ 25% 高いことがわかっています。この場合、タイヤは破壊されません。これは、平面上を転がる場合、ドラム上を転がる場合よりもタイヤの変形が（同じモードの下で）少なく、その結果、臨界速度が高くなるという事実によって説明されます。また、タイヤの臨界速度を超える速度でオートバイを運転する時間は無視できるほどである。この場合、タイヤは対向空気流によって十分に冷却されます。この点において、GCS 用に設計されたスポーツモーターサイクルタイヤの技術的特性により、一定の制限内で短期間の速度超過が許容されます。

駆動輪とブレーキ輪の状態でタイヤが転がる。駆動輪の条件下でのタイヤの回転は、トルク Mkr が車輪に加えられたときに発生します。

駆動輪に作用する力の図を図に示します。