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  • 輪胎抓地看個通通透透(一)
  • 作者:佚名來源:本站原創發表時間:2016-04-15 02:47
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極限駕駛的樂趣很大程度上來自絕佳的操控表現,而車輛抓地性的改善是提高操控性的基本方向。增加抓地性目的無非是為了提高過彎的速度(Conering Speed)、減少剎車距離、減少加速時的打滑現象。車子和路面接觸的地方唯有輪胎,所有的性能都是經由輪胎來發揮和達成,為了提高操控性能和駕駛樂趣,我們針對底盤懸掛系統所作的種種改良和設定,無非是要增加輪胎的接地面積(Tire Contact Patch),提高車子的抓地表現。

  增加輪胎的抓地性有幾種方法:

  一、增加輪胎和地面的摩擦力 要增加輪胎和地面的摩擦力有兩種方法可達成這個目的。第一是增加路面的摩擦系的,所謂“摩擦系數”是路面所能提供對輪胎的抓附能力,摩擦系數越大抓附力越大。柏油路面、水泥路面、砂石路面各有不同的摩擦系數。所能提供對輪胎抓附力也各有不同。 其次是增加輪胎本身的摩擦系數,這可由選擇較軟的輪胎來達成。較軟的輪胎可提供較強的抓地力,但是相對的磨損也較快。這里所謂“軟的輪胎”指的是輪胎胎面的橡膠材質較軟,如果和高扁平比輪胎和胎壓不足所造成行路性較軟、較舒適聯想在一起那就大錯特錯!

  二、增加輪胎接地面積 要增加輪胎和路面接觸的面積,最簡單的方法就是換上較寬的輪胎,再來就是選用胎紋較少的輪胎,如此可增加輪胎與地面實際的接觸面積,但是卻也會影響在濕滑路面抓地表現。最后也是最重要的就是在既定的接地面積下,經由正確的輪胎胎壓及懸吊的精確調校把輪胎的潛力完全發揮。輪胎的接地面積即使是行駛在平坦的直路都會小于靜止時,行經不平路面或是過彎時更會因為上下的跳動或是側向的受力,而造成接地面積的大幅減少,甚至懸空。懸吊的改良最終的目的就是隨時把輪胎盡可能的保持與地面接觸,尤其是在過彎或是行經不平路面時。

  三、增加輪胎的垂直荷重 輪胎的垂直荷重是車輛本身施予輪胎的重量加上空氣動力學效應所產生的下壓力的總和。輪胎的橡皮會因為垂直荷重的增加而與地面更緊密的接觸,輪胎的抓地性能也得以更充分的發揮。有別于大家所認知的,增加輪胎的垂直荷重并不會增加輪胎的接地面積,至少在現代的高性能胎和賽車用輪胎幾乎都是如此,增加垂直荷重所提高的是輪胎接地面積內,每一單位面積內橡膠分子和地面的附著力。在接地面積不變的情況下,輪胎抓地性的增加是由于對橡膠分子所施的壓力增加。我們可以做個小實驗:在一個光滑平面上移動橡皮擦,在橡皮擦上方沒有施加壓力的情況下我們可以很輕易的自由移動橡皮擦,當我們壓著橡皮擦時,要移動它就變得比較不容易,壓的力量越大橡皮所產生的附著力就越強,也就是抓地性越好。 輪胎的垂直荷重似乎可由增加車重來達成,雖然這可增加輪胎的抓地性,但是由于輪胎承受來自車重的負荷也增加,所以過彎速度、剎車距離、加速表現都不會有所改善。事實上整體的性能表現反而會因為車重的增加而變壞。要在不破壞整體性能表現的情況下提高輪胎的垂直荷重,唯一的途徑就是經由車身空氣動學的設計來達成。

  空氣動力學所的下壓力(Aerodynamic Downforce)

  空氣動力學對車身所產生的下壓力(Downforce)也會增加輪胎接地面積的垂直負荷。對一般的道路用車來說并不需要很在意空氣動力學所產生的下壓力,但是對于任何比賽車種而言這卻是必須去仔細考慮的問題。空力下壓力的好處是只會增加輪胎接地面積的垂直負荷卻不會增加車重。由于車重不變輪胎不用負擔額外的慣性和離心力,加上輪胎抓地性的提高,所以過彎速度得以提高。同時剎車和加速時的抓地性也會獲得提升。這也是為什么這二十幾年來賽車工程師對于尾翼、車身空力組件和地面效應持續不斷的進行研究、發展與改進。空力效應包含了車身下壓力、車身揚升力和行進阻力,這三個力量是伴隨發生的,而且所產生的力量是和車速成平方正比,也就是速度提高為2倍時空力效應會增為4倍。這也說明了為什么空力效應只有在高速時才會變得明顯。 對一部針對比賽而生產的廠車來說,改善操控性的重要關鍵除了底盤懸吊的改良調校以外,其次就是就是空力特性的改良。要改良車身的空力特性,最重要的就是要減少高速流動的空氣對車身產生的揚升力,因為揚力會減少輪胎的垂直荷重,破壞抓地性。目前的ITC、BTCC、JTCC等房車賽參賽車種車尾都有擾流尾翼的設計,最主要的的作用就是在減少車身的揚力并產生些許的下壓力。此外前擾流和車側裙角也可減少進入車底的氣流,減少車底氣流對車尾產生的揚力。由于產生下壓力和改變氣流的同時都會伴隨產生行車阻力,所以改善車身空力特性的另一個重要課題就是要在伴隨發生的壓力、揚力、阻力三種力量間取的協調、均衡與折沖。

極限駕駛的樂趣很大程度上來自絕佳的操控表現,而車輛抓地性的改善是提高操控性的基本方向。增加抓地性目的無非是為了提高過彎的速度(Conering Speed)、減少剎車距離、減少加速時的打滑現象。車子和路面接觸的地方唯有輪胎,所有的性能都是經由輪胎來發揮和達成,為了提高操控性能和駕駛樂趣,我們針對底盤懸掛系統所作的種種改良和設定,無非是要增加輪胎的接地面積(Tire Contact Patch),提高車子的抓地表現。

  增加輪胎的抓地性有幾種方法:

  一、增加輪胎和地面的摩擦力 要增加輪胎和地面的摩擦力有兩種方法可達成這個目的。第一是增加路面的摩擦系的,所謂“摩擦系數”是路面所能提供對輪胎的抓附能力,摩擦系數越大抓附力越大。柏油路面、水泥路面、砂石路面各有不同的摩擦系數。所能提供對輪胎抓附力也各有不同。 其次是增加輪胎本身的摩擦系數,這可由選擇較軟的輪胎來達成。較軟的輪胎可提供較強的抓地力,但是相對的磨損也較快。這里所謂“軟的輪胎”指的是輪胎胎面的橡膠材質較軟,如果和高扁平比輪胎和胎壓不足所造成行路性較軟、較舒適聯想在一起那就大錯特錯!

  二、增加輪胎接地面積 要增加輪胎和路面接觸的面積,最簡單的方法就是換上較寬的輪胎,再來就是選用胎紋較少的輪胎,如此可增加輪胎與地面實際的接觸面積,但是卻也會影響在濕滑路面抓地表現。最后也是最重要的就是在既定的接地面積下,經由正確的輪胎胎壓及懸吊的精確調校把輪胎的潛力完全發揮。輪胎的接地面積即使是行駛在平坦的直路都會小于靜止時,行經不平路面或是過彎時更會因為上下的跳動或是側向的受力,而造成接地面積的大幅減少,甚至懸空。懸吊的改良最終的目的就是隨時把輪胎盡可能的保持與地面接觸,尤其是在過彎或是行經不平路面時。

  三、增加輪胎的垂直荷重 輪胎的垂直荷重是車輛本身施予輪胎的重量加上空氣動力學效應所產生的下壓力的總和。輪胎的橡皮會因為垂直荷重的增加而與地面更緊密的接觸,輪胎的抓地性能也得以更充分的發揮。有別于大家所認知的,增加輪胎的垂直荷重并不會增加輪胎的接地面積,至少在現代的高性能胎和賽車用輪胎幾乎都是如此,增加垂直荷重所提高的是輪胎接地面積內,每一單位面積內橡膠分子和地面的附著力。在接地面積不變的情況下,輪胎抓地性的增加是由于對橡膠分子所施的壓力增加。我們可以做個小實驗:在一個光滑平面上移動橡皮擦,在橡皮擦上方沒有施加壓力的情況下我們可以很輕易的自由移動橡皮擦,當我們壓著橡皮擦時,要移動它就變得比較不容易,壓的力量越大橡皮所產生的附著力就越強,也就是抓地性越好。 輪胎的垂直荷重似乎可由增加車重來達成,雖然這可增加輪胎的抓地性,但是由于輪胎承受來自車重的負荷也增加,所以過彎速度、剎車距離、加速表現都不會有所改善。事實上整體的性能表現反而會因為車重的增加而變壞。要在不破壞整體性能表現的情況下提高輪胎的垂直荷重,唯一的途徑就是經由車身空氣動學的設計來達成。

  空氣動力學所的下壓力(Aerodynamic Downforce)

  空氣動力學對車身所產生的下壓力(Downforce)也會增加輪胎接地面積的垂直負荷。對一般的道路用車來說并不需要很在意空氣動力學所產生的下壓力,但是對于任何比賽車種而言這卻是必須去仔細考慮的問題。空力下壓力的好處是只會增加輪胎接地面積的垂直負荷卻不會增加車重。由于車重不變輪胎不用負擔額外的慣性和離心力,加上輪胎抓地性的提高,所以過彎速度得以提高。同時剎車和加速時的抓地性也會獲得提升。這也是為什么這二十幾年來賽車工程師對于尾翼、車身空力組件和地面效應持續不斷的進行研究、發展與改進。空力效應包含了車身下壓力、車身揚升力和行進阻力,這三個力量是伴隨發生的,而且所產生的力量是和車速成平方正比,也就是速度提高為2倍時空力效應會增為4倍。這也說明了為什么空力效應只有在高速時才會變得明顯。 對一部針對比賽而生產的廠車來說,改善操控性的重要關鍵除了底盤懸吊的改良調校以外,其次就是就是空力特性的改良。要改良車身的空力特性,最重要的就是要減少高速流動的空氣對車身產生的揚升力,因為揚力會減少輪胎的垂直荷重,破壞抓地性。目前的ITC、BTCC、JTCC等房車賽參賽車種車尾都有擾流尾翼的設計,最主要的的作用就是在減少車身的揚力并產生些許的下壓力。此外前擾流和車側裙角也可減少進入車底的氣流,減少車底氣流對車尾產生的揚力。由于產生下壓力和改變氣流的同時都會伴隨產生行車阻力,所以改善車身空力特性的另一個重要課題就是要在伴隨發生的壓力、揚力、阻力三種力量間取的協調、均衡與折沖。

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