浅析轮胎偏离角和滑行角
如果你自称是一位车迷,就应该较为仔细地观察轮胎,同时明白尽管轮胎外倾角产生的推动力有助于车轮行驶方向的改变,但具有弹性的轮胎却会阻碍车轮行驶方向的改变,同时车轮在转向过度和转向不足的情况下,轮胎会发生扭曲变形。
轮胎通常有4种变形方式:
1、径向变形,即轮胎的侧向变形,表示轮胎行驶面上方胎侧的膨胀变形。轮胎气压越低,其径向变形越大。
2、周边变形,加速过程中轮胎胎侧的起皱现象。
3、轴向变形,使轮胎脱离车轮或轮辋的偏转变形。
4、扭曲变形,这实际上是轮胎行驶面前后轴向偏转差异,想象摩托车在右转弯,其轮辋前端将轮胎行驶面前端往前拉,而轮辋后端则会将轮胎行驶面后端往后拉,这样会使轮辋向右的扭曲程度要比轮胎行驶面向右的扭曲程度多。
膨胀表示轮胎胎侧具有很强的弹性,而橡胶弹性变形会产生热,但其本身热导性较差。如果轮胎 气压过低的话,那么轮胎过度挠曲变形产生的热可能会损坏轮胎,这往往造成行驶过程中较为悲惨的车祸。什么是轮胎的扭曲变形呢?静止不动地坐在摩托车上,将手把往任意一个方向转动20°,然后松开手把,此时你会发现前轮指向和未转动手把时指向的夹角会保持在15°~18°之间,不再为原转动手 把的角度20°。如果你稍微细心一点的话,你会注意到在松开手把时,轮胎会稍稍“回弹”一点,如何解释这种现象呢?
很显然,在你转动手把时,轮胎行驶面转动程度并没有你所想象的那么大,为什么?因为行驶面具有来自在地面的牵引力和轮胎胎侧弹性变形(即扭曲变形)产生的力,松开手把后轮胎的回弹现象仅为解除了力后轮胎扭曲变形“释放”产生的结果。
只要摩托车行驶方向不是直线状态,其轮胎均会产生扭曲变形(参见下图)。该图表示右转弯摩托车前后轮胎的状态(倾斜角忽略不计),你会发现轮胎实际行驶方向是由轮胎行驶面所指方向决定的,而并不是由轮胎本身所指方向决定。图示确切地表示了前后轮胎所产生的变化。由于前轮胎外倾角通常比后轮胎大,根据如上所述可以知道,后轮胎产生的扭曲变形则要比前轮胎大。
轮胎行驶面所指方向和轮胎本身所指方向之间的角度差异为偏离角。显然,如果摩托车转弯过程中前后轮胎的偏离角相等时,就相当于没有偏离角。通常后轮胎的偏离角要比前轮胎的偏离角大,此时会产生车轮转向过度;而前轮胎比后轮胎偏离角大时,则会产生车轮转向不足。
轮胎偏离角产生的原因有两点:一是轮胎胎侧具有弹性;二是轮胎行驶面具有来自地面的牵引力。如果轮胎没有牵引力(比如在冰面上行驶时),那么轮胎偏离角则为0°;而如果轮胎行驶方向和轮胎行驶面所指方向不一致时,表示轮胎开始打滑,此时的轮胎行驶方向和行驶面所指方向之间的夹角则成为滑行角。需要强调的是,轮胎滑行角和轮胎偏离角是截然不同的两个概念。
在轮胎滑行时,其行驶方向是由惯性决定的,而只有轮胎没有牵引力时,其行驶方向才会沿失去牵引力一瞬间的行驶方向运行,滑行角则为轮胎所指方向和轮胎由惯性决定的行驶方向之间的角度差异。只要轮胎有牵引力,其行驶方向将沿轮胎行驶面所指方向行驶,而不是沿轮胎所指方向行驶,而此时轮胎所指方向和行驶面所指方向之间的角度差异则为偏离角。
减小牵引力会减小轮胎偏离角并同时增大轮胎滑行角,此外,加速制动、轮胎外形尺寸、轮胎胎侧帘布层缠绕方向以及轮胎外倾角等,均会影响到轮胎偏离角。我们必须明白以下几点:
1、由于重量转移,加速和制动首先会影响到摩托车的牵引力。
2、低轮廓轮胎的胎侧弹性没有常规轮胎胎侧弹性好,这样轮胎产生的扭曲变形 和偏离角则较小。
3、子午线轮胎帘布层内的帘线以轮胎中心点成辐射状排列,在帘布上面有10°-20°(钢皮带内钢线的角度)的钢皮带箍住;斜交轮胎是由多层帘布沿一定角度或者沿周边斜交而成。子午状轮胎结构的车胎侧强度很高,其主要用于防止轮胎产生轴向变形,这也说明子午状轮胎比其它轮胎的偏离角要小。
摩托车前后轮胎的结构必须相同,千万不可一个用子午状结构轮胎,另一个用标准斜交结构轮胎,不然在行驶过程中极易发生无法预测的事故。
4、与后轮胎相比较,摩托车前轮胎具有更为狭窄的外形和更大的外倾角,这样其产生用于使车轮转弯的推动力也越大,而产生的偏离角也就越大。
由于摩托车后轮胎产生的偏离角通常比前轮胎大,因此摩托车产生转向过度的可能性更大。
什么会使轮胎偏离角转变为滑行角呢?过度的偏离角!转弯外侧部分轮胎行驶面沿转弯方向的运行速度比轮胎本身沿转弯方向运行的速度要快;而转弯内侧的轮胎行驶面沿转弯方向的行驶速度则较慢(类似轮胎外倾角产生的推动力)。因为转弯外侧轮胎行驶面比转弯内侧行驶面沿转弯方向的行驶速度要快,因此其必然会产生偏离现象。而由于内侧轮胎比外侧轮胎的抓地性能要好,这样则会使轮胎行驶面“驶进”转弯方向。轮胎偏离角越大,轮胎行驶面的偏离部分越大,有些时候,由于轮胎行驶面的不偏离部分太少导致行驶面丧失牵引力而开始打滑。值得庆幸的是,轮胎行驶面牵引力不会立刻完全丧失,是逐渐慢慢丧失的。
通过上述分析,你一定明白了,尽管后轮胎具有比前轮胎更大的偏离角并具有更多的牵引力,可是在摩托车转弯过程中,首先开始打滑的都是后轮胎。