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轮胎牵引力如何影响制动

2022-05-07 14:03:14来源:北橡检测  

美国交通运输部(DOT)表示,在美国每年发生的580万起车祸(2007年至2016年的统计数据)中,约有21%(120万)与危险天气有关。在美国,天气造成的车祸死亡人数占所有车祸死亡人数的16%左右。


在52000起车祸中,50%的关键原因是路面光滑,这与车辆的牵引力有关,表明存在轮胎/制动问题。牵引力对车辆安全起着十分重要的作用。


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牵引和制动


轮胎将发动机的能量传送到路面上,使汽车能够向前行驶。起作用的是牵引力。


牵引力是轮胎和地面之间的相互作用力,它是发动机对轮轴施加的扭矩的反作用。每当粘着摩擦通过路面时,不可避免地会产生牵引力,而制动也是必须的。


无论是直线行驶还是曲线行驶,只要汽车处于运动状态,牵引力就会起作用。在所有路况下都是。当驾驶员踩下刹车踏板并期望停车时,制动开始起作用。换句话说,制动是牵引力的一种形式。


虽然有衡量牵引力和/或制动的标准,但每个车辆制造商都有自己的标准和限制来评估制动和/或牵引性能。对于某些制造商来说,制动是关键,轮胎需要在潮湿、干燥、冰雪天气下满足一定的制动距离。对于其他制造商来说,牵引力是关键的衡量标准,它们要求轮胎达到一定的摩擦系数,才能被批准用于车辆。


02

轮胎和牵引力


胎面花纹、轮胎轮廓、轮胎结构和胎面胶会影响轮胎的整体牵引力或制动性能。根据不同制造商对牵引或制动类型的不同侧重,也会考虑轮胎不同部位的影响。


胎面胶是牵引力第一个需要考虑的因素。图1显示了胎面胶性能的“魔三角”。如图所示,其中一个方面性能比如耐磨性的改善会影响其他两方面的性能,如燃油效率和湿地牵引/制动。一般说来,红色字体部分是胎面胶要重要考虑的性能。



第二个要考虑的是胎面花纹。胎面花纹主要影响干地制动和雪地牵引/制动。其中一方面性能的改善会对其他性能方面产生负面影响,例如湿地牵引力/制动和胎面的磨损。


第三个考虑的是轮胎轮廓,它主要影响干地牵引力/制动。也会出现“魔三角”,例如干地牵引/制动的改善,会对耐磨和操控性能产生负面影响。


虽然轮胎结构会影响牵引性能,但主要影响的是负荷指数和速度级别。在开发后期进行一些调整有助于保持驾驶和操控的平衡,这些调整可能略微会影响牵引性能。


最后一点,尽管我们习惯认为胎面花纹、胶料和轮胎轮廓是各自作用的,但其实它们不是。图2显示了轮胎在不同作用下,不同摩擦系数表面(低μ是湿的,高μ是干的)下的抓地力水平。例如,高刚度块状胎面花纹(夏季)需要柔软的胶料,以在较低μ级(湿)下提供最佳抓地力。


泥浆和岩石牵引力也是轮胎开发的重要参数,尤其是轻型卡车轮胎,以后重点介绍。


03

用于干式制动/牵引的轮胎开发


提到干地制动/牵引时,我们会想到赛车。对于赛车手来说,最好的轮胎是光面轮胎!


没有花纹或花纹沟的光面轮胎提供了最大的接触面。因此,它在干燥条件下提供最大牵引力。


在分子水平上,粘性的胶料与路面的相互作用最大。因此,在干燥条件下使用赛道的光面轮胎是最理想的。很显然,我们不能在日常驾驶条件下,使用光面的轮胎,但当需要改善干地牵引力时,就需要最大化表面相互作用,越近似光面轮胎越好。


干地制动/牵引的轮胎开发,轮胎工程师主要考虑胶料、轮廓和花纹这三个方面,并谨记以下目标:


1.胎面胶胶料能够迅速消散能量(高μ胶料);


2.轮胎和胎面胶表面之间的高渗透性;


3.在分子水平上,胎面橡胶和路面之间的粘合更高(趋向软/粘性胶料)


4.制动状态下轮胎轮廓的大接触面积;


5.轮胎轮廓在接地面载荷的均匀分布;


6.减少块状花纹变形,更好地将车轮的力由胎面花纹传递到路面;


7.轮胎和ABS系统的最终调节。

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责任编辑:hnmd003

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