操纵稳定性好是子午线轮胎诸性能优点中最具有代表性的性能。所谓操纵稳定性主要是指车轮能及时而又准确地听从转向盘指令的能力,以及抵抗外界干扰而维持或恢复原来运动状态的能力。汽车操纵稳定性不良或丧失,则表现为侧滑、急转和侧倾等。轮胎的操纵稳定性好主要来源于轮胎的侧偏特性好。侧偏特性主要包括侧偏力、侧偏角、侧偏刚度和侧偏回正力矩等轮胎参数以及它们之间的关系。
图1-48 在侧向力的作用下两种不同结构轮胎变形对比
a)子午线轮胎 b)斜交线轮胎
侧偏力是指汽车在行驶中受到侧向力(如转弯时的离心力)作用时地面作用于轮胎接地胎面上的反作用力。而最大侧偏力的获得则主要取决于两者接触面间的附着能力。若路面条件一定,附着能力则取决于胎面的状况。由于子午线轮胎有上述结构上的优点,尤其要指出的是由钢丝和高模量低收缩的纤维帘线编织成的宽又平的带束层犹如一个金属环紧箍着胎体,因而使轮胎与地面有较大的接触面,从而提高了附着极限,亦即提高了最大的侧偏力。图1-48示出了不同结构轮胎在转向侧向力作用下的变形情况。从图1-48可见,斜交线轮胎发生了整体扭转,部分胎面离开地面,使接地面积迅速减小。而子午线轮胎则与此相反,胎地间保持良好接触,只是胎侧有所扭转。
轮胎的侧偏刚度是影响汽车操纵稳定性的重要因素。子午线轮胎带束层的另一方面作用则是使轮胎具有较大的侧偏刚度,致使轮胎转弯时所产生的侧偏角较小。侧偏刚度k在数值上等于侧偏力与侧偏角之比,即k=FY/α。侧向刚度是指侧偏角的单位增量所对应的侧偏力增量,k值大则说明轮胎所能承受的侧偏力大,抗侧偏的能力强。一般来说都希望轮胎在发生较小的侧偏角时能获得较大的侧偏力(即地面侧向反作用力)。而子午线轮胎就具有这种侧偏特性。图1-49给出了不同结构轮胎的侧偏特性(FY-α曲线)。从图1-49中可见,子午线轮胎的FY-α曲线斜率比其他轮胎的大,这说明子午线轮胎的侧偏刚度较大,在同一侧偏角时能够承受较大的侧向力作用。汽车在正常转弯时,侧偏角一般不超过5°。在侧偏角2°~6°的范围内,子午线轮胎所能承受的侧偏力比斜交线轮胎大出30%~70%。(www.xing528.com)
图1-49 不同结构轮胎在转向时的侧偏特性对比
注:侧向力作用于轮轴上,侧偏力为地面侧向反作用力,两者大小相等方向相反。
回正力矩起着车轮受外力干扰或转弯后自动恢复原态行驶的作用。因而它对操纵稳定性起着重要作用。它的产生原理请详阅本章中“轮胎的侧偏特性”的有关部分。图1-50为北京橡胶工业研究设计院于20世纪80年代用自制的转鼓式试验机对子午线轮胎和斜交线轮胎的侧偏回正力矩进行测试所测得的结果。从图1-50可见,在同一侧偏角时,子午线轮胎的回正力矩总是大于斜交线轮胎。
基于以上三方面优越因素,使子午线轮胎具有良好的操纵稳定性。
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