不同車輪剛性對車輛輪胎材料的影響

王立鶴　王星

摘要 車輛是由眾多零部件組成的復雜機械體系，每個零件就像人體的各個器官一樣各司其職，各個零件狀態最佳才能使車輛安全正常地行駛，進而追求更高的駕乘體驗。車輪剛性的好壞由其構成材料和制作方式決定，自然地，不同的胎面材料會對輪胎性能有很大影響，本文便結合車輪剛性的不同材料重點談談其對車輛的影響。

關鍵詞：輪胎剛性

車輪剛性的評估指標有眾多方面，其中輪胎剛性就是影響輪胎好壞其中最重要的因素之一，輪胎剛性直接影響輪胎的耐磨性、附著牽引性、制動牽引性、操縱穩定性、行駛安全性、舒適性以及滾動阻力和噪聲等等重要性能。車輪剛性是除胎體結構、制胎方式之外直接影響車輛的最重要因素，因為正是車輪剛性這一特殊而又普通的部位使得輪胎與路面直接產生接觸、摩擦等一系列動作和效果，它就像人跑步時穿的鞋一樣，因而車輪剛性對車輛的影響也是顯而易見的。那么接下來就先簡要地了解一下相關車輪剛性的一些基本理論和知識。

1.車輪剛性的重要性

在車輛諸多組成部分，輪胎是有著非常重要的作用。其主要作用是支撐整個車輛的重量，并向地面傳送制動力量、汽車驅動及車輛轉向性所受到的沖擊力，而在這個過程中車輪剛性則是整個輪胎或者車輛安全方面性能的重要指標和評價。良好的車輛剛性在一定程度上保證車輛的牽引力、制動力、方向操作力、汽車公路行駛力、行駛人舒適力及降低汽車內部噪音等。就目前而言，車輪剛性主要分為垂直剛性、縱向剛性和橫向剛性。垂直剛性是指輪胎在靜止條件下，對其施加垂直向下徑向負荷，測試輪胎所受到的徑向負荷與輪胎的下沉量之間的比值?？v向剛性是指使承受一定垂直負荷作用的輪胎在水平非光滑的模擬路面上，只作縱向移動不作滾動時，輪胎所受的縱向力與由此產生的縱向位移量的比值；橫向剛性是指承受一定垂直負荷作用的輪胎在水平非光滑模擬路面上，只作側向移動不作滾動時，輪胎所受的側向力與由此產生的側向位移量的比值。輪胎的垂直剛性主要與輪胎的耐磨性和節油性相關，縱向剛性則主要與輪胎的防滑性、穩定性和安全性相關。胎面膠是指輪胎最外層的那一層膠料，一般其表面會印有花紋，且膠料中會常加入大量炭黑，呈現墨黑色。由于與地面直接接觸，胎面材料要求具有高度的耐磨性、較高的拉伸性以及行駛時較低的生熱性等等重要的特質。所以不同胎面材料的選擇與搭配對于輪胎剛性的高低十分重要，也正是由于其重要性，輪胎產業也一直有相關方面的研究，下文便首先以普通橡膠胎面材料和聚氨酯胎面材料的對比來舉例做詳細分析。

為了研究不同車輪剛性對車輛輪胎剛性的影響，可采取控制變量的實驗法，即將輪胎型號、規格、結構、花紋、充氣條件等額外變量都控制為相同的，唯一不同的就是一個輪胎胎面材料是普通橡膠材料，另一個則是聚氨酯材料。對兩個輪胎分別進行了垂直剛性測驗、縱向剛性測驗和橫向剛性測驗后，測驗數據顯示，聚氨酯胎面材料的輪胎的垂直剛性、縱向剛性和橫向剛性都比橡膠胎面材料地輪胎要高。為了探明原因，研究者又做了一系列測試，結果表明，聚氨酯材料具有更高的拉伸強度和更好的耐磨性能，也就是說，聚氨酯胎面材料除了在綠色環保上的優勢外，還有提高輪胎剛性的好處，能在節油、舒適、安全、耐磨等要求上更好地適應輪胎胎面膠材料的要求，這啟示我們輪胎不同胎面膠材料的確會對輪胎剛性產生很大影響，但問題是不是就是如此簡單呢？顯然不是，不同車輛對車輪的要求不一樣，對其剛性要求的側重點也就不同，所以對不同胎面膠材料對輪胎剛性的影響的研究遠不止于此。

2.車輪剛性對車輛行駛的影響

首先，良好的車輪剛性使得車輛輪胎的性能能夠得到良好的改善與發展，目前我國車輛輪胎的發展處在發展的過程中，技術處于中等位置，為了更好地使得車輛輪胎滾動損失減少，增加濕地抓著性。我們就得對車輪剛性進行材質及技術方面的改造，以便增加車輛輪胎的特殊功能，保證行車安全、減輕車重、降低油耗，增加車輛的承載能力和車輛輪胎自身環保耐磨性能，然后在此基礎上進行車輛輪胎的改進，采用滾動阻力小的綠色環保的胎面膠材料。

其次，車輛剛性的改進提高車輛對于行駛道路選擇性。目前，我國汽車以中小型車輛較多，而且由于物質實施方面的限制關于小規模的車輛輪轂研究的較多，所以針對此種情況，為了改進汽車相關技術及提供車輛行駛的安全性，對車輛剛性的研究和改進是非常重要的，此方面的轉變，不僅能夠提高車輛剛性自身的抗壓能力，適合更多種類的輪胎模式，讓車輛在不同的路面行駛的時候，減少車輛輪胎與地面的摩擦力，增加車輪的承載力，如瀝青路、水泥路、冰面等。車輛剛性的改進不僅能使得車輛在不同路面能夠進行安全行駛，而且有效地減少曲折路面對車輛的損害程度。

再次，良好的車輪剛性使得綠色輪胎的作用在使用過程中更加突出，傳統輪胎由于添加了有致癌作用的橡膠配合劑，它們隨著胎面磨損散發在空氣中，嚴重污染了環境，同時世界上每年有數億條輪胎被廢棄，它們不但占據大量空間，而且難以分解，對環境造成了極大威脅，被人們稱為“黑色污染”。因此隨著人們環保意識的不斷提高，在繼續努力降低滾動阻力的同時，已開始重視使用不污染環境的材料制造輪胎，而且努力延長輪胎的行駛里程，以減少廢舊輪胎的數量。綠色輪胎的廣泛應用后，對節油和減少污染將產生巨大作用。

綜上所述，不同車輪剛性會對輪胎垂直剛性、縱向剛性和橫向剛性產生很大影響，也因此影響到輪胎的諸多性能，在目前的車輪剛性改進研究中也是重點領域，對車輪剛性的不同材質以及配方也會有更多的研究和發現，希望本文能有所裨益。

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