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Column 01
自 動車 安 全と技 術 の 歴 史
はじめに
現 在 の 自 動 車 の 祖 先 に あ た る、 人 工 動 力 で
走 る 世 界 最 初 の 移 動 機 械 は、 試 運 転 で 事 故
を 起 こ し、 自 動 車 事 故 第 一 号 と い う 不 名 誉
な 記 録 を 残 し て い る。 こ の コ ラ ム で は、 自
動 車 の「 は し る 」 と い う こ と を、 こ の 事 故
の 原 因 を 探 る こ と を 手 始 め に、 速 く 走 る た
め の 努 力 や、 安 全 で 運 転 し や す く す る 技 術
な ど、 さ ま ざ ま な 面 に 光 を あ て て、 走 る こ
と を 支 配 し て い る 物 理 法 則 に 基 づ い て、 わ
かりやすく説明していきたい。
第一章
自動車事故第一号
馬車と自動車の走行原理
P.4
自動車で、何が一番大事か
P.6
馬車馬を喜ばしても・・・
P.8
馬車から自動車レースへ
P.10
自動車には使えない
P.12
タイヤは何故黒いか
P.14
P.16
自動車事故第1号
図1
図2
キュニョーの砲車:1771 年修復後の 2 号車:パリ工芸博物館展示
出典:own work. Avec l'aimable permission du Musee des Arts et Metiers, Paris.
作者:Photo et photographisme © Roby. Grand format sur demande
壁への衝突の絵。人間と比べた車両の大きさがわかる。
最初の「自動車」は
(
の蒸気三輪車
)
の三輪車だった。(図1)
。
する、
前一輪駆動のフロントエンジン・フロントドライブ
ニョーが1769年に開発した、蒸気機関を動力と
搬 するために、
フランスの軍 事 技 術 者ニコラス・キュ
史 上 初の事 故 を 起こした 移 動 機 械 は、大 砲 を 運
F
F
の無念さを思うと、
同情の念を禁じえない。
戦し、
その奮 闘が成 果に結びつかなかったキュニョー
以上昔に、
蒸気機関車に先駆けてトラック作りに挑
車 技 術の開 発 を仕 事にしてきた筆 者は、
200年
い試練だと言ってしまえばそれまでだが、
長年自動
識に欠けていたのだ。これは、
先駆者には避けられな
ことと「止まれる」ことが同様に大切であるとの認
「走れる」だけでは十分でなく、自在に「曲がれる」
たものと想像できる。クルマを実用に使うためには
ようにする事だけに頭がー杯であったために起こっ
この出来事は、
製作者が、
クルマを自前の力で走れる
している。(図2)
。
しきレバーを、体 重をかけて引いている図 版が流布
操作をしており、
車の脇から助手がブレーキとおぼ
にして、
運転手がハンドルに相当するレバーを必死に
石畳の上を走っているクルマの上で、
石作りの塀を前
てしまったと伝えられている。
はじめての試運転で事故を起こし、結局廃車になっ
しかし、
構想は優れていたが、
キュニョーの蒸気車は、
はじめての試運転での事故
F
F
図 1:ロンドンで火災現場に駆け付ける消防馬車
(出典)講談社発行「世界の博物館 8 ロンドン科学博物館」 30 ページ(部分)
図 2:キュニョーの蒸気車の車輪の構造 木製車輪に鉄板が巻かれていた
(出典)Jupiter Books(London)LTD. “Powered Vehicles” pp.145(部
馬車は実用になっていた
自動車が実用になるずっと以前から、
人々はクルマを
馬に引かせて使っていた
(図1)
。この馬車は、
スピード
が遅かったとはいえ、
十分に実用になっていたのだから
「曲がる」
「止まる」性能には問題がなかった。
それでは、
馬車より早い速度が出たとは思えないキュ
ニョーの蒸 気三輪 車は、
なぜ「 曲がる」
「 止 まる」の性
能が十分でなかったのだろうか。その理由は、
自動車
と馬 車 とでは、走るための基 本 原 理が異なるからで
ある。
走行の基本原理
馬 車では、馬が路 面を蹄で蹴ったり、踏ん張ったりし
て、
クルマを行 きたい方向へ引っ張ったり、止めたりす
る。馬車の車輪は、
ただクルマの重量を支えて、
馬の動
きにつれて転がればよかった。ところが、
蒸気三輪車の
車 輪は、重 量を支 えるほかに、車 輪 と路 面 との接 触
部分で、
前輪ではクルマを引っ張る力を、
後輪ではクル
マを止める力を作り出さなければならなかった。
すべりやすい木製車輪
ところが、外 周に鉄 板を張りつけただけの木 製 車 輪
タイヤの出現を待たねばならなかった。
自動車が馬車を凌ぐ走行性能を獲得するのは、
ゴム
かった。キュニョーは、
これに気付かなかったのだろう。
が引く軽量な馬車には、
俊敏さでは、
はるかに及ばな
は、
地面に引っ掛かりやすい蹄鉄をつけた四本脚の馬
めの力 を、すべりやすい車 輪に頼る重い蒸 気 自 動 車
の操縦は不可能であった。クルマの運動を制御するた
作れないので、
クルマの運動は極度に緩慢になり、
自在
( 図2)は、
石 畳では特にすべりやす く、十 分な力 を
分))
馬車と自動車の走行原理
図1
図2
自動車では最大級の 4450 馬力のエンジンを搭載している。
p.27
自動車で、何が一番大事か
図1
図2
図 2:走行後の CN7 のタイヤ
時速 403.13 マイルの速度記録樹立後、きわどいところで大惨事を免れた、身の毛のよだつ タイヤ
図 1:速度の世界記録に挑戦したブルーバード CN7 号(1964 年)
の状態に驚くドナルド・キャンベル(左から 2 人目)
出典:R. M. Clarke compiled “The Land Speed Record” BROOKLANDS BOOKS LTD. Part5
ネズミの嫁入り
話はそれるが、「ネズミの嫁入り」という昔話をご存
じのことと思う。ネズミの親が、
大事な娘の婿に、
世
の中で一番 強いものを探 す 話である。最 初の候 補の
太陽は雲に遮られ、
雲は風で押し流され、
風を阻む
壁はネズミに食い破られるので、結 局 ネズミの嫁に
なるという、
楽しいが、
どこか教訓的な話である。
こんな話を持ち出したのは、
これを真似て、
自動車で
一番大事なものは何かを考えてみたいからだ。
エンジン
すぐに思いつくのはエンジンだろう。文字通り自分で
動くクルマができたのは、
エンジン
(広い意味での原動
機)
が実用化されたからであり、
自動車が速く走れ
るようになったのも、
エンジンの性能が向上したから
だ。だから、「エンジンが一番大事だ」と考える人が多
いだろう(図1)
。
ブレーキ
しかし、自 動 車を安 全に走らせるには、突っ走るだ
けではだめで、速度を落としたり、短い距離で止ま
ることが必要なことに気づいた人は、「ブレーキの方
が重要だ」と主張するだろう。事実、
レーシングカー
では、
ブレーキの性能が不十分では、
馬力の大きなエ
ンジンを積んでも、
その能力を十分に生かすことは
できない。
タイヤ
だが、
そ う 結 論づけるのは、ちょっと待ってもらいた
い。
エンジンも、
ブレーキも、その力が確 実に路 面に
伝 わらなければ、どんなに高 性 能でも 役に立たな
い。その役割を担うタイヤの性能こそが、
エンジンや
ブレーキはおろか、
乗員の生殺与奪の権限を握って、
自動車の走行性能とその安全性を支配しているのだ
(図2)
。タイヤが一番大事なのだ。
図2
tyre.gif
図3
典: http://www.mearns.org.uk/stonehaven/images/
出
1898 年世界初の速度記録、時速 63 キロを樹立 ソリッドではあるが、ゴムタイヤならではの成果である
図 3:ダンロップが最初に試作した空気入りタイヤを再現した
図 2:トムソンの空気入りタイヤ特許の図
実用化できなかった理由は、チューブ用の薄いゴムの生産が
できなかったこと、と考えられている。
図 1:ジャントーの電気自動車(仏)
夫婦喧嘩がゴム質を改良?
コロンブス一行がゴムをヨーロッパに紹介し、産業革命
になると、さまざまなゴム製 品が作られるように
” から “
”
なった。ゴムが鉛筆の字消しに使えることから、そ
の擦る動作の “
r
u
b
b
e
r
、
悪路では
れることはなかった。
た。
程度になると主張した。し
すべての自 転 車 を空 気 入 りタイヤに替 えてしまっ
空気入りタイヤの製造を本格的に始め、
間もなく、
とが縁 となって、
ダンロップは、兄 弟の父 親の出 資で
ドタイヤで無敵を誇っていたデュクロ兄弟を破ったこ
た。無 名の選 手が、空 気 入りタイヤで、当 時、
ソリッ
ころがり抵抗が少ないことを宣伝する努力を続け
彼は、自 転 車レースを利 用して空 気 入 りタイヤの
良くするために、空気入りタイヤを作った
(図3)。
が、
息子のソリッドタイヤ付き三輪車の乗り心地を
その40年ほど後、
やはり英国で、獣医のダンロップ
ダンロップの
戦略
なかった」と書いているように、
この発明は実用化さ
の発 明のすばらしさを世の中に広めることは出 来
は馬車を引く馬だったので、
口がきけない馬では、
そ
かし、或る歴 史 研 究 者が、「この改 良を最 も喜ぶの
2
/
3
イヤを使 えば、
ころがり抵抗が、
なめらかな路面で
フランスと米国でも認められた
(図2)
。彼は、
このタ
思いついた。彼の特許は1845年に英国で、続いて
り心地を改良する狙いで空気入りタイヤの使用を
英国のトムソンが馬車の牽引力を減らし、
同時に乗
馬車馬を喜ばしても・・・
るようになった(図1)
。
熱することで、ゴムの物性が安定してタイヤに使え
きっかけだった、という話もある。 硫黄を入れて加
嘩で、投げたゴム片がストーブで過熱されたことが
幾つか流布しているが、研究熱 心が原因の夫婦 喧
が、偶然、この改良に成功した。 そのエピソードは
安定な物性だった。1839年、
米国のグッドイヤー
当時のゴムは、高温でべとつき、低温で硬化する不
という名前が生まれた、と言われている。 しかし、
r
u
b
1
/
4
P
R
出典:R. M. Clarke compiled "The Land Speed Record"BROOKLANDS BOOKS LTD. Part1 p.15
もの
馬車馬を喜ばしても・・・
図1
出典:馬庭孝司「タイヤ―自動車用タイヤの知識と特性」山
海堂 17 ページ
馬車から自動車レースへ
図2
図1
図 2:1899 年史上初めて時速 100 キロの壁を破った電気自動車 “ 決して満足しない ” 号(ベルギー)
図 1:空気入りタイヤを付けたプジョー車とミシュラン兄弟
この世界記録樹立には、ミシュランの空気入りタイヤの貢献が大きい。
二人は空気入りタイヤの宣伝のため 1 2 0 0 キロのレースに挑戦した
出典: R. M. Clarke compiled “The Land Speed Record”BROOKLANDS BOOKS LTD. Part1 p.16
出典:日本放送出版協会発行「自動車―人間は何を作ってきたか (2) 交通博物館の世界―」 103 頁
3時間でも修理が終わらない
祖 父の始めたベルトやホースの製 造 会 社の経 営
危機を救うため、
ゴムの知識がほとんど無かった兄
が、画家を志していた弟を説得して、
二人で会社を
引き継いだミシュラン兄弟は、
ビジネスの新しい方向
を模索していた。
パンクした自 転 車が
そんな1889年のある日、
牛車で工場に運び込まれてきた。そのタイヤはダン
ロップの考案した空気入りだった。自転車乗りを助
けようと、
新しいタイヤに興味を持った工員が3時
間奮闘したが、
タイヤが接着剤でリムに貼りつけら
れていたため、
修理は終わらなかった。
2分で修理可能に
やっと 修 理を終 えた自 転 車を試 乗して、
弟が、
空気入りタイヤの快適さ、
操縦のし易さ、
速さに驚
嘆した。彼はその将来性に気づき、
修理が容易なタ
イヤを開発する決心をした。
1891年には、
15分で修
早速研究に着手し、
理ができる取り外し可能な空気入りタイヤを考案
し、
翌年には、
パンク修理に2分しかかからないタイ
ヤを開 発した。1200キロの自 転 車レースでは、
ミシュランタイヤのライダーは5回パンクしたが、
そ
れでも2位に8時間の差をつけて優勝した。
馬車から自動車レースへ
ミシュランの空気入りタイヤはパリの
1894年、
辻 馬 車に採 用される。試 験 的に使った5台の馬 車
が、
改善された乗り心地で、
他の御者から嫌がらせ
を受 けるほど多 くの客 を獲 得したので、間 もなく
600台のパリの辻 馬 車にミシュランタイヤが取 り
付けられた。
兄弟(図1)自ら、
空 気 入り
1895年6月には、
タイヤを付けた“稲妻 ”号を運 転してパリ―ボル
ドー往復1200キロのレースに出場した。このレー
スでは、出 走22台 中フィニッシュしたのは9台だっ
た。稲妻号は、
100時間の所要時間制限を超えて
しまったが、
これが、
ミシュランタイヤのその後の自動
車での成功(図2)
の出発点とな っ た 。
図2
自動車には使えない
図1
図 2:ウエルチが発明したビードワイヤーと U 字形リムの組合せ
出典:馬庭孝司「タイヤ―自動車用タイヤの知識と特性」山海堂 18 ページ
図3
図 3:現在の乗用車で使われているビードワイヤータイヤのド
図 1:ミシュラン兄弟の稲妻号
ロップセンターリムへの組み付け方法
ミシュラン兄弟はプジョー車を改造して、空気入りタイヤを付けた競走車エクレール(稲妻)を作った
ビードの反対側をドロップセンターに落とすと、手前のビード
出典:エリック・エッカーマン著 松本廉平訳 「自動車の世界史」グランプリ出版 56 頁
はフランジを乗り越えられる。
両方のビードを嵌めて、空気を入れるとビードが定位置に収
まって、組み付け作業は完了する
稲妻は稲妻でも
1895年のパリ―ボルドー往 復1200キロの
レースは、自 動 車の歴 史 上、最 初の本 格 的なレース
だった。ミシュラン兄弟が雷光のように速い稲妻号で
それに挑戦した、と考 えるのは早合点で、
その呼び
名は、
ハンドルがふらふらして真っ直ぐに走れず、稲
妻のようにジグザグに走るところから名付けられた
そうだ
(図1)
。
そのためか、誰 もドライバーのなり 手がなかった
ので、兄 弟は、自 分たちで乗らざるを 得 なかった。
チューブを22本用意した備 えはよかったが、
パンク
は予想以上の100回近くを数えた。
自動車には使えない
いくらパンク修理が簡単にできると言っ
これでは、
ても、
レースにならなかった。しかし、
兄弟は、
制限の
100時 間は超 えてしまったが、意 地を見せてゴー
ルにたどり着いた。
ミシュラン兄弟の所要時間の半分以下の49時間弱
で優勝したドライバーが「空気入りタイヤは自動車
には使えないだろう」と言ったそうだ。しかし、
ミシュ
ラン兄弟は「10年もすれば、
みんな空気入りタイ
ヤになる」と反論している。
この予言は誤りだった。気が付いてみれ
ところが、
ば、
5年 後には大 多 数の自 動 車が空 気 入りタイヤ
を使っていた。
のびないタイヤを嵌める
空 気 入りタイヤの問 題 点であるリムへの取り 付
けで、
金具とネジでリムに止めるミシュランタイヤの
方法より、
さらに優れたアイデアが現れた。それは、
タイヤの縁に鋼 線(ビードワイヤ)を埋め込 むこと
で、余分な部品を無くしてしまったのだ。鋼線は伸
びないので、
それまでのリムでは嵌めることはできな
い。この問 題は、
リム断 面の中 央 を凹ませる工夫で
解決された
(図2)
。
このウエルチによる発明でタイヤの基本構造が完
成し、
この組み付け方法は、
現在、
すべての乗用車用
タイヤで使われている
(図3)
。
図2
タイヤは何故黒いか
図1
図 2:米国でのタイヤ断面の変化
1920 年代後半に、“ バルーンタイヤ ” と呼ばれる低圧・大断面タイヤが普
及して、自動車の高性能化を推進した。
図 1:平織りからすだれ織へ
織らない並行な繊維だけの布では、バラバラで取り扱えないので、実際は、
図3
出典:樋口健治「自動車技術の事典」朝倉書店 301 頁(部分に加筆)
ところどころ細い横糸で織ってあり、すだれのような外観から “ すだれ織 ”
と名付けられている。
(出典)http://www.ryomomaruzen.co.jp/tire07.htm
図 3:バルーンタイヤ装着のクライスラー(1925)
バルーンタイヤを付けたクルマは「世界で最も安全」の
キャッチフレーズで宣伝された。
出典:折口透「自動車はじめて物語」立風書房 120 頁
タイヤが黒い理由
それまで、強 度を増し摩 耗を減
タイヤのゴムは、
らすために、増 量 を兼 ねて炭 酸カルシュームやタル
ク、酸 化 亜 鉛などの、白い充 填 剤・添 加 剤が加 えら
れていた。
イギリスのゴム会 社で、種 類を識 別 する
ある時、
ためにカーボンブラック
( 煤 )を混ぜてゴムを黒 くし
たところ、
その強度と耐摩耗性能が10倍にもなっ
ていることを、偶然に発見した。 それは1912年
のことで、それ以 来 、
タイヤはすべて黒 く なってし
まった。ゴムには、必ず、
カーボンブラックが充填され
るからである。
織らない織物?
チューブの圧力に耐 える強度が必要
タイヤには、
である。その強 度は、
カバーの芯 となる粗 く 織った
麻や綿の帆布、
キャンバスが受け持っていた。しかし、
キャンバスは、
縦糸と横糸が互い違いに交差している
平 織りなので、伸 縮 すると擦れて切れやす く、
ゴム
の摩 耗が少なくなっても、
タイヤの寿 命は2000
~3000キロだった。
これを改善する画期的な発想が1920年頃に
現れた。それは、縦 糸と横 糸を織らずに、
そのまま
重 ねて、
ゴムで接 着 するという、糸 同 士が擦れない
“ すだれ織 ”( 図1)
の構 造である。これが適 用さ
れて、
タイヤの寿命は飛躍的に向上した。
自転車の呪縛
自 動 車に空 気 入りタイヤが使われるようになっ
ても、
タイヤは、依 然 として細いままだったので、空
気圧が高く、
接地面積は自動車の重量に対して不
十 分だった。 タイヤを太 く すれば、空 気 圧を下 げ
て接地面積が大 きくできる
(図2)。そうすればグ
リップが向上して、
ブレーキ性能とコーナリング性能
がともに高まり、
しかも乗り心地は良くなる。この
コロンブスの卵のような発想が実行に移されるのは、
1920年代後半の“バルーンタイヤ”の出現まで
待たなければならなかった
(図3)
。
自動車は、
やっと
この自転車の呪縛からの解放で、
安心して高速で走れるようになった。
著者 :
佐野彰一(東京電機大学理工学部 客員教授・自動車技術会 名誉会員)
1937年東京に生まれる。東京大学航空学科を卒業して僅か4年目、
26歳の時、
突然、
F1のボディ設計を命じら
れる。Hondaは、
1964年に始まる第一期F1を、
ロータスにエンジンを供給するエンジンサプライヤーとして戦う予
定だったが、
そのシーズンが始まる1964年1月に、
ロータスから“エンジンは他社製を使う。悪しからず”との電報
が届き、
急遽、
自社製シャシーを作らなければならなくなった。
急ごしらえで仕上げたRA271は、
重く、
整備性も悪かったが、
徐々に熟成を進め、
翌1965年の最終戦、
1,500cc
最後のメキシコGPで念願の初勝利を飾った。
その経験を生かし、1967年にはイタリアGPでデビュー優勝を飾るRA300の足周りを設計、
さらに1968年には、
先進的なアイデアを盛り込んだ空冷のRA302のテクニカルディレクターを務めた。1968年までF1を戦った後は、
1300クーペのプロジェクトリーダー、
4WSやASV(先進安全自動車)
の研究開発を行なう。
Hondaを退社した現在は、東京電機大学で自動車工学の教鞭をとっている。Hondaの第二期F1時代、
ウイリ
アムズにアドバイスして、
リヤサスペンションの問題を解決、
連勝への足がかりとしたことも。
温和な人柄とは裏腹に、
毅然とした自信を持つ生粋のエンジニアである。
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