Tiguan（旧scenic&bora）乗りの日常

ホイールの回転エネルギーも、車自体の並進運動の運動エネルギーも、両方とも速度の2乗に比例するので、ホイールの回転エネルギーと並進運動の運動エネルギーの比は常に等しいです。

滑らずに転がっている均一円板の回転運動エネルギーが並進運動エネルギーの1/2になるのは、計算すればすぐに出てきます。

ということは、ホイール4本で12kgの軽量化は、並進運動分も合わせて、ばね上18kgの軽量化と同じってことですね。どっちにしろ、たいしたことないって言う結論には変わりないので、計算ミスについては指摘しませんが、ひとつだけ、私は工学畑の重力単位系について無知なのですけど、少なくともSIでは回転運動エネルギーは E = (Lω^2)/2 ですね。（Lがイナーシャです）

Mantisさん

いらっしゃいませ。

>滑らずに転がっている均一円板の回転運動エネルギーが並進運動エネルギーの1/2になるのは、計算すればすぐに出てきます。

高校の物理の授業で習った記憶がうっすらと・・・

はははー・・・頑張って計算したんですけどねー(^^;
間違ってる所を後学の為に、教えていただけると嬉しいです。

他の読んでる方も気になるでしょうし・・・

工学畑の重力単位系・・・普通にSI単位系で良いと思われます・・・某T社で設計やってる従兄弟の話ですが。
ご指摘いただいたE = (Iω^2)/2に関連する所は公式の転記ミスでしたので修正しました。m(_ _)m

じつは、専門は情報工学で、物理は教養課程以来ご無沙汰って人なんです・・・
それでも今はネットで探せばそれらしい公式とか見つけられるので、素人でも車好きなら怪しいうわさ話に踊らされずに少しでも自分で何が正しいかと考える元になればいいなーってこんな事をネタにしてます。

お初です。
ちょっと考え方に訂正を・・・(^_^;)

計算ご苦労様です。
僕はやめて５年も経つと計算式もすぐにでてこなくなってますｗ

ホイルの違いをジュールで計算してますが、
単純に転がり抵抗の違いでださないと、
正しい違いはでません。

というのは加速のときは走行抵抗のうちの多くを加速抵抗が占めますが、
一定速度で走行のときは転がりや空気抵抗が走行抵抗の大部分を占めます。

ホイル・タイヤのモーメント力は重量の一部と計算できるので、
加速のときはエンジンの出力に対して＞＞＞少となりますが、
一定速度で走行のときはエンジン出力が小さいので、
ホイル・タイヤのモーメントは上記の計算式と異なり、大きな割合になります。

ゆえに燃費に対する影響は運転の仕方によっては、
かなり大きい影響を与えます。

だからメーカーも車の使われ方とホイルのコストと燃費を見比べて、
どういうホイルを標準にするかを決めますね。

いえいえ、計算ミスってほどのものではないですよ。計算式中盤で、軽いほうのホイールの質量が 8kg から 9kg になってるっていう、そのくらいです。

それから、エネルギーについては積分する必要はありません。積分しないで済むのがエネルギーのいいところなので (^-^)

＞うえうえさん
はじめまして。Mantisと申します。転がり抵抗は、タイヤブロックの不可逆な変形によるものなので、ホイールのイナーシャとは直接関係せず、おおよそ面荷重に比例するはずです。そうすると、4本あわせて10kg軽量化されても、車体全質量から考えると1%以下となり、やっぱり燃費にはそれほど影響しないのではないかと思われますが。

＞再びwuaさん
細かいギャップを乗り越えたときなどの挙動、特に、コーナリング中にタイヤが路面に追従しないためにトラクションが抜けてしまうことを抑えるためには、ホイールの重量軽減はかなり大きな効果はあると私は考えています。
サスペンションを、車体上屋の挙動を最適化する設計をするためには、良好な路面を走っているときにはばね下重量はほとんど関係ないはずです。だから、タイヤのジオメトリーが変わらなければ、ホイールの軽量化は乗り心地の悪化は及ぼさないのではないでしょうか。

うえうえさん

どもども。
お初ではないですよー
最後にお会いしたのがいつだったか忘れてしまうほど昔ではありますが・・・
カエル４のチャンネルも愛読してますよ。

今回のは加速に絞って考えてます。
一定速度での走行に関しては、今回仮定に使った40km/hとOかべさんやAべさんの巡航速度域では転がり抵抗の増大分より空気抵抗の増大分が全然違ってきて統一して計れないのではと思ってしまいますが・・・？
間違ってたらご指摘下さい。

P.S.今度、T1にいらっしゃるときにはご連絡いただければ迎撃しに行きますです。

Mantisさん

ありがとうございます。
さっそく修正しました。m(_ _)m

＞エネルギーについては積分する必要はありません。積分しないで済むのがエネルギーのいいところなので。

なるほど、エネルギー保存ですね。

＞ホイールの軽量化は乗り心地の悪化は及ぼさないのではないでしょうか。

これについては本文にも書きましたように、メーカーの想定しているホイール＆タイヤの重量の範囲から逸脱するとあまり宜しくないのではと考えております。
そのあたりはうえうえさんが詳しいと思います。（と振ってみる）
それと、軽量ホイールの耐久性に疑問を持っておりまして、最近のサイドウォールの薄いタイヤで軽量ホイールではあっという間に歪んでしまって真円度って何？状態になるのではないかと・・・
（純正アルミホイールが重いのは耐久性のためだと思っています。）

なんだか不躾で申し訳ありませんです。

ホイールの耐久性については私もとても不安に思っています。。特に、鋳造の軽量ホイールなんてほんとに大丈夫なんかいって思ってしまいます。

わたしの住んでる岐阜県は、舗装が荒れている路面が多いため、コーナーのギャップで跳ねたとたんにグリップが抜けてしまうというのは、実はとても大きな問題なのです (T-T)

Mantisさん

転がり抵抗係数はおっしゃるとおりですが、
実際の転がり抵抗は重量に比例して、
ホイールのみかけ重量もモーメント力が働くことにより増加します。

wuaさん

お初というのはここでですよ(^.^)
会ったのは鈴鹿が最後ですね。
トは６月２日に行きますよ。

加速だけですか・・・
燃費を考えるときは「どういう走行パターンか？」ですね。
空気抵抗と転がりが燃料消費に占める割合を考えると、
高速道路を法定速度付近で７～８割、一般道６０走行で約４割。

重量が関係する加速と転がりがどういう走行方法で大きな割合を占めるかを考えないと、
燃費に影響あるかどうかは言えません。

追伸

ホイールの重量ですが、wuaさんのいうとおり、コストと耐久性で決まってます。
安い軽量ホイールは耐久性や真円度が×ですね。

最近はストラット等のダンパーが剛性部品のひとつになっているサスペンションは
サスペンションユニット全体がモジュール設計されてるので、
ホイールの重量を大きく変えるのはおすすめしません。

Mantisさん：

>なんだか不躾で申し訳ありませんです。

いえ、こちらこそこんなどうでもいいブログを見に来ていただいた上、真面目にご指摘いただけてこちらが恐縮してしまいます(^^;

>ホイールの耐久性

まったく怪しいと思います。
うえうえさんが書かれたように最初からダメなホイールも平気で売られてますし・・・

>コーナーのギャップで跳ねたとたんにグリップが抜けてしまうというのは、実はとても大きな問題なのです (T-T)

そんな方には・・・
http://oldpine.blog.ocn.ne.jp/auberge/2005/06/post_2611.html
なんてどうでしょう。

うえうえさん：

忘れられてしまったのかと・・・(^^;

一定速より加速時こそ重量差が燃費（加速）に効いてくるはずと想像して計算してみたので・・・
（街に居るとほとんど加速してるか減速してるような感じと言うのもありましたし・・・）

実際に一定速の時にホイールの重量差はどのぐらい効いてくるんでしょうか？

PS.６月２日はすぐ帰ってしまいます？

ふつうのセダンでホイールの重量差が車両重量の１％くらいの場合は、
一般道走行ならおおよそ１～２％くらい燃費に効くと思います。
タイヤや車の形でも数値は大きく変動するので、
正確な数値はでません(^_^;)

トラックでの実験値ですが参考に
但し数値はこれの半分くらいが本当の所でしょう
http://www.alcoa.com/alcoawheels/japan/jp/info_page/fuel.asp

そうそう追記として同じ強度でホイール作ると
鉄の方が重量は軽くなります。

６月２日は３時くらいから夜までいると思います。

＞wuaさん
推奨空気圧が高すぎるというのは感じています。まあ、底付きしないためのマージンをだいぶ取っているのと、「燃費悪いじゃないか！」と言われるのを恐れてのことだと思いますが。
空気圧が高いと、ズルっといく前の前兆も分かりにくいし、いいことありませんよね・・・

＞うえうえさん
あまり目くじらを立てるのもなんなのですが、普通に「アルミ」というときのアルミ合金の場合、比強度（単位質量あたり強度）は鉄（鋼）よりアルミの方がずっと上です。

http://www.sankyoalumi.co.jp/us_al/al.htm

しかも、曲げ強度の場合、同一質量でより太い構造材を作ることのできるアルミに、スチール系材料は太刀打ちできません。
ただ、降伏点から破壊までが非常に短いアルミに比べ、スチールは降伏してからも破壊まで、非可逆な永久変形をしながらも耐えてくれるので、破壊まで含めればスチールのほうが強いかもしれませんが。

うえうえさん

それではやはり、町中では信号の繋がりや渋滞等による誤差の中に埋もれてしまう数値ですね・・・(^^;

６月２日、なんとかお会いできるよう日程調整してみます。

Mantisさん

私はエアゲージとポンプをいつも車に積んでしょっちゅう空気圧チェックしてます。ほんとに0.1kPaで乗り心地や挙動が変わります。
慣れると４輪５～６分で調整できますし。

両氏へ
アルミと鉄ホイール同じサイズ（15インチとか）で同じ強度でって可能なんでしょうか？
アルミは軽いけど強度出す為には厚みが必要でキャリパーに接触しないか心配になったりして・・・
デザインなんかでも強度が変わっちゃうと思いますが・・・（今までの経験だと、ホイールの種類毎に強度（と言うか弾性）が全然違うと感じているのですが）

体積あたりだとスチールのほうが強いです。Al-Mg-Zr-Sc 系の合金だと、体積あたりでもスチールに匹敵するものがあるのですが、いかんせん高い！

だから、同一デザインで比較するとスチールのほうが強いですね。

弾性に関して、wuaさんの指摘は正しいと思います。同じ強度のスチールとアルミ合金に同じ大きさの応力を加えたときの変形は、スチールのほうがずっと大きいのです（つまり、同じ強度であってもアルミの方が硬く、スチールは柔らかい。言葉を変えれば、アルミはあまり変形しないうちに逝く）。

スチールはしなやかでよく粘るため、いろいろな軽合金が開発された現在でも、スチールではないとダメというものもたくさんありますね。

うーむ、空気圧ですか。めんどくさがりの私にとって、燃費重視の普段走りと、ちょっと頑張って走りのあいだに空気圧調整をする余裕があるかどうかですね（苦笑）

ありがとうがざいます、もう少し早くにこの記事を見ておけばよかったです・・・
しかし、よけいでもテストをしたくなりますよ。
BBSに関してはホイールの形状がタイヤ内の空気容積にも関係してるのかも？

沼田タイヤ/クラ さま

沼田タイヤ様のような真面目なタイヤ屋さんがいらっしゃる事が嬉しくなってしまいます。

思考実験は大切ですが、実際に現物でテストする事はもっと大切です。

うちのチビにも本で読んだだけでは知っただけで、理解した事にならないから実践しろといつも教えております・・・