一项不可思议的发明 充气轮胎介绍

轮胎的滑移角（Tire Slip Angle）

充气轮胎实在是一项不可思议的发明。它扮演着传递汽车动力性能的角色。 任何有关操控的讨论都要先从轮胎开始谈起，轮胎胎印上的橡胶分子是车子和地面唯一的接触点，他们的表现决定了车子的操控。一个底盘的专家必须去了解轮胎发生了什么事并且要在必要时改变设定。 轮胎是个弹性体，任何方向的受力都会使它产生变形，它的特性之一就是转弯时会造成轮胎本身的扭曲，当转动方向盘时，转向拉杆先转动轮圈，轮圈再扭曲轮胎，被扭曲的轮胎由于橡皮的弹性会有恢复原来形状的趋势，这个趋势会驱驶胎面转向，但是胎面和轮圈所转的角度并不会完全相同，而是会有一个小角度的差异。所谓滑移角是机械学名词，用来表示车子行进方向和轮圈所指的方向两者间所成的这个角度。也就是这个角度可使驾驶人感觉到车子过弯时的反应。一部车若没有滑移角而要高速过弯几乎是不可能的，因为驾驶人将感受不到滑胎的任何警告。 鸡和鸡蛋的问题也出现在滑移角和转向力的问题上，转向力会导致滑移角，滑移角导致转向力。基本上滑移角是轮胎的抓地力用来抵抗轮圈对轮胎所施的侧向力，由于轮胎具有弹性所以当它抓附在地面时若施给它一个侧向的力它会产生一个力量来使轮胎恢复原来的形状，转向力由于轮胎的扭曲而存在于路面和胎面之间，这个力量和转向力是大小相等方向相反的。 转向力是用来衡量轮胎的抗侧滑能力，但是在没有轮胎扭曲和滑移角的情况下，转向力是不存在的。滑移角和转向力会随着弯道半径的缩小而增加，但是当增加到一个限度时轮胎会产生打滑，这就时就叫最大滑移角。由于滑移角只被定义在轮胎未打滑之前的情况，所以当车子行驶在滑溜的路面时滑移角是没有意义的。轮胎打滑后车轮的方向和车身行进的方向并不会有直接的关系，除非减速或是回方向盘加大行进的半径，让轮胎重新获得抓地力，试着想象在冰上开车时就算你任意转动方向盘也不易对行进方向产生影响。

滑移角和转向力（Cornering Force）

当驾驶人转动方向盘时，首先转动的是轮圈。接着转向力会传送到前轮的胎壁，转向例会使胎壁产生扭曲，接着改变胎印的方向使车辆转向。当转向力传到轮圈时胎壁立刻跟着扭曲。转向力小滑移角就小，转向力增加时滑移角就会跟着增加。最大的转向力（轮胎的极限），会产生一个最大的滑移角。超过这个值转向力会减小，轮胎会产生打滑。

转向不足和转向过度

假如有某一个轮胎比其它三个轮胎提早出现了滑胎的情况那就表示这部车的操控平衡上出现了分配不良的问题。一般来说前轮和后轮的滑移角并不一样，它们会各自循着不同的路径轨迹在路面上行进，当前轮的滑移角大于后轮时会呈现转向不足，当后轮的滑移角大于前轮时就变成了转向过度，如果前后轮的滑移角相同时，那么转向就成了中性，也就是达到了操控平衡的最佳境界。换句话说，当一不车转向不足时那么前轮橡胶分子所画出的轨迹半径会大于后轮，转向过度则情况相反。一部转向过度的车，在达到轮胎附着力的极限后，后轮会先滑出；而一部转向不足的车则会有抵抗转向的趋势。

滑移率

最大的循迹性表示所能承受最大的刹车力和加速力，而滑移比例是指轮胎直进时刹车或加速时轮胎胎印和路面间所产生的滑移。0滑移就表示车子行进的距离和轮胎胎面所转过的距离相等。100%滑移就表示任何轮胎的转动并部会造成车身的移动，当然也可说是车身的行进不须靠轮胎的转动（这种情形出现在行进中的车辆四伦锁死时）。要达到零滑移几乎是不可能，即使在循迹性最佳的状况都会有5~10%的滑移率，也就是轮胎转了100m时车子只移动了90~95m，如果滑移率超过了10%，那就表示循迹性不佳且加速和刹车表现都会恶化。

操控马力（Handling Horsepower）

操控马力指的是轮胎所能负荷。大家都知道越多的马力表示车子的性能越好，当引擎的马力越大时，加速也就越快。轮胎的操控马力也是如此，对操控性来说，增大轮胎的胎印就像增加引擎的马力，使用胶质较软的轮胎就像换了高角度凸轮轴，空气力学所产生的下压力就像加了涡轮增压器或机械增压器。 对轮胎上的橡胶分子来说一定的垂直负荷下所能承受的负荷是一定的，当一部车以它所能最快的速度过弯时，轮胎胎印的橡胶分子也达到了负荷的极限，这个极限我们就称为操控马力。如果还想增加过弯速度，可以减轻车身的重量以减少车身的惯性力和轮胎的侧向负荷，或是加大轮胎的尺寸，选用胎质较软的胎，并改善空力特性。

前后胎印比

假如一部车有完美的50-50的前后配重，那么在稳定的过弯（过弯速度不变）时，前后轮所承受的离心力负荷应该是一样的。在减速或刹车的情况下，因为部份车身重量会由后往前移所以前轮的负荷是比较重的。反之在直线加速时前轮的部份重量也会转移到后轮。如果驱动轮在后轮那么加速时的抓地表现会比较好，滑移率会比较低。所以对一部马力不大且配重比为50-50的后驱车来说，前后轮的整体负荷（过弯、加速、减速）是几乎相等的。假如你因此推测这不车所需的前后轮胎印是相同的，那么你就答对了。前后车轮所需的胎印比例和前后轮所受的负荷比例是相同的，也就是说对一部前后轮负荷比例为60-40的车来说，它所需的前后轮胎印比例亦为60-40。 你或许会问：目前的车几乎都是配置四轮尺寸相等的轮胎（胎印相同），但为何车身配重大多不是50-50？事实上大部分的车都是前轮配重较重。此外前驱的的前轮荷重较重为何不见采用较大的前轮设计。这有两个原因，第一是便利性，一方面是为了制造厂一方面是为了使用者的缘故。毕竟准备两种尺寸的备胎任谁都会觉得不方便。第二个原因是使用了比所需要的更大的后轮会有转向不足的倾向，对大多数驾驶人来说可改善行车的稳定性和安全性。再从技术的角度来看，前轮荷重较重过弯时的负荷也会比较大，再相同的过弯速度下会有比较大的滑移角，也就是前轮的滑移角会大过后轮的，转向不足的情况就会发生。

外倾角和循迹性

悬吊的设定中最重要的大概就是外倾角，外倾角决定了车子静态时的轮胎贴地性。0度时轮胎胎印的橡胶分子的贴地性最平均也最佳，当刹车时我们希望四个轮子的胎印是平贴地面，加速时我们希望驱动轮是平贴路面，而过弯时我们也希望轮胎能平贴于地面，尤其是两个弯外轮。 在刹车和加速时最佳的外倾角是0度，在过弯时负0.125~0.25度的外倾角可增加转向力。在直线和弯道上所需的外倾角设定是完全不同的，事实上还需要配合悬调整体的设定并考虑车身滚动的问题，才能得到正确的设定角度。