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轮胎花纹的作用

作者: 发布时间:2019-02-16 15:16:43 点击次数:181

轮胎花纹是汽车直接与路面接触的部位。除了发挥承载、滚动的功能外,轮胎还要通过它的花纹块与路面产生的磨擦力,产生汽车驱动、制动和转向需要的动力。以下内容阐述轮胎花纹的作用以及影响花纹作用的因素。 

  一、轮胎花纹的作用 

  轮胎花纹的主要作用就是增加胎面与路面间的磨擦力,以防止车轮打滑,这与鞋底部花纹的原理是一样的。轮胎花纹具有提高胎面接地弹性的性能,在胎面和路面间切向力(如驱动力、制动力和横向力)的作用下,花纹块能相应产生较大的切向弹性变形。切向力增加,轮胎的切向变形随之增大,接触面的“磨擦作用”也就随之增强,进而阻滞了胎面与路面打滑或打滑趋势。这种性能在很大程度上消除了无花纹(光胎面)轮胎易打滑的弊病,保障与轮胎和路面间磨擦性能有关的动力性、制动性、转向操纵性和行驶稳定性的正常发挥。研究表明:产生胎面和路面间磨擦力的因素还包括有该两面间的粘着效应,分子引力效应以及路面小尺寸微凸体对胎面的切削作用等。但是,起主要作用的仍然是花纹块的弹性变形。 

  二、影响胎纹作用效果大小的因素很多,但主要的因素是胎纹型式和胎纹深度 

  1.胎纹型式的影响因素 

  轮胎花纹型式五花百门,主要有3种:普通花纹、越野花纹和混合花纹。 

  (1)普通花纹 

  普通花纹适合于在硬路面上使用。它分为横向花纹、纵向花纹和纵横混合花纹。 

   a)横向花纹 这种花纹的特点是胎面横向连续,纵向断开,因而胎面横向刚度大,而纵向刚度小。故轮胎抗滑能力呈现出纵强而横弱,汽车以较高速度转向时,容易侧滑;轮胎滚动阻力也比较大,胎面磨损比较严重。这种型式花纹适合于在一般硬路面上、牵引力比较大的中型或重型货车使用。 

   b)纵向花纹 这种花纹共同特点是胎面纵向连续,横向断开,因而胎面纵向刚度大,而横向刚度小,轮胎抗滑能力呈现出横强而纵弱的特征。这种花纹轮胎的滚动阻力较小,散热性能好,但花纹沟槽易被嵌入碎石子儿。综合来看,这种型式花纹适合在比较清洁、良好的硬路面(如城市道路和高速公路)上行驶。例如,轿车、轻、微型货车等多选择这种胎纹。 

  c)纵横混合花纹 这种花纹介于纵向花纹和横向花纹之间。在胎面中部一般具有曲折形的纵向花纹,而在接近胎肩的两边则设计有横向花纹。这样一来,胎面的纵横方向抗滑能力比较好。因此这种型式花纹的轮胎适应能力强,应用范围广泛,它既适用于不同的硬路面,也适宜安装于轿车和货车。 

  (2) 越野花纹 

  越野花纹的共同特点是花纹沟槽宽而深,花纹块接地面积比较小(约40%~60%)。在松软路面上行驶时,一部分土壤将被嵌入花纹沟槽之中,必须将嵌入花纹沟槽的这一部分土壤剪切之后,轮胎才有可能出现打滑。据测试:在泥泞路上,同一车型的车辆使用越野花纹的牵引力可达普通花纹的1.5倍。 

  越野花纹分为无向和有向花纹两种(如图2)。有向花纹使用时具有方向性。越野花纹轮胎适合于在崎岖不平的道路、松软土路和无路地区使用。由于花纹块的接触压力大,滚动阻力大,故不适合在良好硬路面上长时间行驶。否则,将加重轮胎磨损,增加燃油消耗,汽车行驶振动也比较厉害。 

  (3) 混合花纹 

  混合花纹是普通花纹和越野花纹之间的一种过渡性花纹。其特点是胎面中部具有方向各异或以纵向为主的窄花纹沟槽,而在两侧则以方向各异或以横向为主的宽花纹沟槽。这样的花纹搭配使混合花纹的综合性能好,适应能力强。它既适应于良好的硬路面,也适应于碎石路面、雪泥路面和松软路面,附着性能优于普通花纹,但耐磨性能稍逊。目前,一些货车和四轮驱动的乘用车多使用这种型式的花纹轮胎。 

  2.胎纹深度的影响 

  花纹愈深,则花纹块接地弹性变形量愈大,由轮胎弹性迟滞损失形成的滚动阻力也将随之增加。较深的花纹不利于轮胎散热,使胎温上升加快,花纹根部因受力严惩而易撕裂、脱落等。花纹过浅不仅影响其贮水、排水能力,容易产生影响行驶安全的“滑水现象”,并使光胎面轮胎易打滑的弊端凸现出来,从而使汽车性能变坏。 

  因此,胎纹过深过浅都不好。胎面在使用中花纹将越变越小。为了确保花纹作用的有效性,世界各国都对轮胎花纹磨损极限制定了明确的法规。并在轮胎胎肩沿圆周的若干等份处模刻轮胎磨耗极限警报标记。当花纹块凸面磨损距离到花纹沟槽底部约1.6mm时,标记处的花纹已被磨平,将显露出窄横条状的光胎面,借此警示驾驶员,该轮胎已到了必须更换的时候了。