改变轮胎侧偏刚度为汽车工程应用力学

轮胎的侧偏刚度是对稳态转向特性起主导作用的结构参数。表4-7给出一些轮胎的侧偏刚度。

表4-7 一些轮胎的侧偏刚度

轮胎应具有较高的侧偏刚度，以保证汽车具有良好的操纵稳定性。根据侧偏刚度定义k=F_Y/α，侧偏刚度的大小将直接影响到轮胎侧偏角的大小，而前、后轮胎侧偏角的差值（α₁-α₂）将确定汽车处于何种转向特性（不足转向、中性转向、过度转向）。

轮胎按结构来分类，轮胎分为斜交线轮胎和子午线轮胎两种。由于结构的差异，子午线轮胎的侧偏刚度好于斜交线轮胎。转向时，在相同的条件下，子午线轮胎的侧偏角小于斜交线轮胎。采用子午线轮胎能更有效地达到α₁-α₂＞0，稳定性因数K＞0，实现不足转向，使汽车具有较好的操纵稳定性。

下面侧重介绍子午线轮胎。子午线轮胎的侧偏刚度受着规格尺寸、胎体帘线层数与材料、带束层帘线层数与材料以及扁平比等因素影响。一般来说，尺寸较大的轮胎具有较高的侧偏刚度，钢丝帘线轮胎比纤维帘线轮胎具有较高的侧偏刚度，帘线层数较多的轮胎有较高的侧偏刚度，扁平比值较小的轮胎具有较高的侧偏刚度。

通过表4-7可以看出，不同结构、同一结构不同尺寸、同一结构不同扁平比值的轮胎，它们之间的侧偏刚度存在较大的差别。

现代多数汽车都采用前、后车轮同一规格的轮胎，这并不太有利于操纵稳定性，因为当汽车质心后移时，将容易在转弯时使后轮侧偏角大于前轮侧偏角，促使过度转向的成分增加。最佳的办法应是：采用相同外径而不同扁平比的轮胎，并且把扁平比值较小的轮胎装于后轮，这样容易满足侧偏角α₁＞α₂，稳定性因数K>0，确保实现不足转向，有效地避免过度转向。这种办法对于后驱动乘用车和大功率、发动机后置的运动型跑车来说尤为适合。在这里必须指出：把侧偏刚度较大的轮胎装用于前轮的做法是错误的。

关于子午线轮胎与斜交线轮胎混用问题。这两种不同结构轮胎混用原则上不允许，只有在应急的特殊情况下不得已而为之，但必须两种轮胎的外径相同，更重要的是应把斜交线轮胎装于前轮，子午线轮胎装于后轮，这样可以满足α₁＞α₂，K＞0，使汽车具有不足转向特性。(www.xing528.com)

关于子午线轮胎与斜交线轮胎混用所引起方向失控的车祸曾经有过这样的案例：“白天，晴，一辆帕杰罗沿成南高速公路向成都方向疾驰。在驶出一个隧道后车子突然自动大幅向右偏驶，驾驶人于是急踩制动，车子一边打转，一边猛烈撞向右侧护栏，然后反弹到公路边翻车，……。事故现场如图4-105所示。该车事后有过这样的鉴定：“该车前轮装用子午线轮胎（205R16），而后轮装用斜交线轮胎（7.50～16N），这种混装方式是一个致命的错误。……”

事故原因分析：事故的性质属于汽车发生过度转向所引起的方向失控。事故报道所述的轮胎混装，是引发车祸的潜在原因。帕杰罗为后驱动越野车，原配轮胎均为子午线轮胎，现不仅“混装”，还将侧偏刚度较小的斜交线轮胎装于后轮，这是错上加错，这会导致在转弯时后轮侧偏角比前轮进一步加大，增加了过度转向的成分。事故现场还表明，隧道出口后是一段右弯道，转向所产生的侧向力，是触发过度转向的直接原因之一。但还存在一些待查的问题，例如当时的车速是否过高——超过临界车速，以及是否存在“急加速后突然减速”等等，因为这些情况都是促成过度转向的因素。

另外，在车子大幅向右偏驶的同时，驾驶人作了紧急制动。这一举动将促使后轮侧滑。其原因是：后轮的斜交胎附着性能比子午胎差，紧急制动时容易发生比前轮先抱死、侧滑。这样，将加剧前轮的“卷入”。

表4-8为几种大功率跑车前、后轮胎的匹配。从表中发现，后轮胎的扁平比值都小于前轮胎，其主要作用之就是使后轮胎具有较高的侧偏刚度，在转向时产生较小的侧偏角，以确保汽车具有不足转向特性，提高汽车的方向稳定性。而上述例车前、后轮胎的匹配正好与此相反，给事故埋下了隐患。

图4-105 出车祸的汽车与事故现场简图

表4-8 几种大功率跑车前、后轮胎的匹配