トラクション()または牽引力()は、車輪と接する平面との間で、乾燥摩擦を通して(路面のも一般的に使われる)、運動を生み出すために使われる力である 。

トラクションは、車輪と路面(粘着式鉄道では鉄輪と鉄軌条)との間の「最大」牽引力のことも指す。この場合、トラクションは垂直抗力に対する最大牽引力の比としてもしばしば表わされ、「トラクション係数」と命名される(摩擦係数と似ている)。トラクションは、摩擦、垂直荷重(負のZ軸方向に車輪に作用する荷重)、空気抵抗、転がり抵抗などのような全ての抗力を乗り越えることによって物体を平面上で移動させる力である。

定義 トラクションは以下のように定義することができる。

車両の動力学において、自動車やオートバイでは(tractive force)、粘着式鉄道では引張力(ひっぱりりょく、tractive effort、drawback pull)という用語が使われるが、これらは異なる定義を持つ。

トラクション係数

トラクション係数(「摩擦係数」とも)は、トラクションのために使用可能な力を駆動装置(車輪、無限軌道など)の重量で割ったものと定義される 。 使用可能なトラクション = トラクション係数 × 垂直抗力 である。

トラクション係数に影響する因子 2つの表面間のトラクションはいくつかの因子に依存する。 表面粗さ - それぞれの表面の材料組成 巨視的および微視的形状(マクロテクスチャおよびミクロテクスチャ) 接触面を互いに押す垂直抗力 トラクション 潤滑剤や接着剤など、素材界面にある汚染物質 トラクション面の相対運動。滑っている物体(動的摩擦を受けている)は滑っていない物体(静的摩擦を受けている)よりもトラクションが低い。 ある座標系に相対的なトラクションの方向。例えば、タイヤの利用可能なトラクションは、旋回中、加速中、制動中でしばしば異なる.。 オフロードや凍結路面といった低摩擦路面に対しては、専用のゴム質やトレッドパターンを持つオフロードタイヤ、スノータイヤ、スタッドレスタイヤが存在する。さらに、スタッドやチェーンなどの滑り止め装備は、路面との摩擦力のみに頼るのではなく、路面の表面を部分的に貫通する際の剪断強度を利用することでトラクションを増大している。

工学設計におけるトラクション係数

車輪付き車両や無限軌道車の設計では、車輪と地面の間のトラクションが低いよりも高い方が、車輪が滑らずに高い加速度(旋回や制動を含む)を得られるので望ましい。ただし、モータースポーツのドリフト走行では、高速旋回時に後輪のトラクションを意図的に失くしている。

また、無限軌道車や半装軌車など、車輪を超えるトラクションを得るために表面積を劇的に増やす設計もある。同時に、無限軌道は接地圧を下げるためにも有効で、深い泥濘や雪に沈まない性能(Flotation, フローテーション)を車両に与え、突破性能を確保する。戦車や同様の無限軌道車両は、接触部分の圧力を減らすために軌道を使用する。70トンのM1A2が丸いタイヤを使用した場合、。軌道は、タイヤよりもはるかに広い接地面積に70トンを広げ、戦車がはるかに柔らかい土地を走行することを可能にする。

用途によっては、素材の選択で複雑な代償が発生することもある。例えば、柔らかいゴム(コンパウンド)はトラクションに優れているが、発熱が多い、摩耗が早いなど、変形による損失が大きく、効率が低くなることがよくある。材料の選択は劇的な効果をもたらすことがある。例えば、表面が熱で溶けるレーシングカーに使われるタイヤの寿命は200kmであるが、大型トラックに使われるタイヤの寿命は10万kmに近いこともある。トラック用のタイヤはゴムが硬く、トラクションも小さい。

また、トラクションは接地面の異物や汚損によっても低下する。そのため、公道用タイヤのトレッドには、排水用の太く深い溝(レイングルーブ)や(細かい切れ込み)を設ける理由の1つともなっている。

トラック、農業用トラクター、軍用車など、柔らかい地面や滑りやすい地面を走行する車両では、タイヤの空気圧を下げて接地面積を広くすることでトラクションが大幅に向上することが分かっている。運転席に居ながらにしてタイヤの内圧をある程度の範囲で自由に設定でき装置がタイヤ空気圧制御装置(TPCS)で、内圧を下げて接地面を増やし、オフロードや雪道でのトラクションを向上させる一方、内圧を上げてドライ路面でのグリップ力や耐摩耗性を向上させたり、適切な乗り心地を保つことができる。一方で、空気圧センサー、車軸の回転部分に用いる高圧に耐えるシールやエアコンプレッサー、エアタンクが必要であるため、あらゆる車両に適した装備という訳ではない。

脚注

注釈

出典

関連項目 スキッド(Skid) スリップ(Slip) アンチロック・ブレーキ・システム (ABS) 砂撒き装置 トライボロジー 荷重移動 トラクションコントロールシステム (TCS) 粘着式鉄道 空転 滑走