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■ 車の駆動力と走行装置、車両軌跡について

 クルマの車輪のことを走行装置といいますが、一般的にはタイヤとホイールと呼ばれます。走行装置はエンジンで発生した力を最終的に路面に伝えて、クルマを走らせる駆動力を発揮させます。駆動力が発揮されるためには、タイヤと路面の間に摩擦が必要です。摩擦というと不要なものというイメージが強く、実際、エンジン内の部品が動く際に大きな摩擦が発生すれば、エンジンの出力が奪われてしまいます。しかし、駆動力にとっては摩擦は不可欠なものです。例えば、氷の上でクルマを発進させようとしても、タイヤが空転するだけで、車両は軌跡を描いて進むことができません。これは氷とタイヤでは摩擦がほとんど発生しないためです。こうした摩擦には限界があり、路面やタイヤの状態によって変化します。滑りやすい路面と滑りにくい路面の違いは、この摩擦の限界の高さです。雪の上のように摩擦の限界が低い路面だと、小さな力で車輪を回転させても、摩擦の限界を超えて空転が起こってしまい、舗装路であれば同じ力で車輪を回転させても走ることができます。このように、車両は軌跡を描いて走行します。
 しかし、舗装路であっても非常に大きな力で車輪を回転させると、車輪が空転してしまいます。こうした空転をホイールスピンといいます。ちなみに、レースカーは発進の際にホイールスピンを起こすことがありますが、一瞬の後には走り出します。これはタイヤの状態が変化して摩擦の限界が高まるためです。ホイールスピン中にも路面との間にはわずかな摩擦が発生します。その摩擦熱によってタイヤのゴムが軟らかくなり、摩擦の限界が高くなるのです。車両軌跡や駆動力ばかりでなく、クルマを停止させたり曲がらせたりする力も、タイヤと路面との摩擦によって発生します。
 車両走行装置では摩擦が発生しやすいゴム製のタイヤが使われます。ゴムだけのタイヤだと、クルマを支えるのがむずかしくなります。硬くすると乗り心地が悪くなり、スムーズな車両軌跡を確保するため、空気入りタイヤが使われています。ゴム製のタイヤにドライブシャフトから直接回転を伝えると、ゴムと接触するシャフトのトルクが大きく、ゴムがたわんでしまいます。車両走行時の摩擦の限界を超えてシャフトが空転する可能性もあります。そこでシャフトとタイヤの間にホイールが配され、車両軌跡を描くことになります。金属製のホイールにはシャフトから確実にトルクを伝えることができます。こうすることでゴム製のタイヤとの接触面積が増えてトルクが弱くなるので、車両走行時の回転を確実にタイヤに伝えられるようになり、美しい車両軌跡が生まれます。
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