轮胎的抓地力（四）----轮胎转向中的摩擦力

最近，有个朋友换了辆新能源电动车，跟我反馈说原厂配套的轮胎不行，原因是转弯的时候速度稍微快些就感觉会被甩出去操控不行，跟之前的油车轮胎不能比，他要换回以前的轮胎。确实，车辆转向的操控性跟轮胎有很大关系，但是为什么新能源车辆的原配胎表现不行呢？应该是过于强调续航里程和滚阻有很大关系吧，请见如下分析。

   如上一章节，加减速需要轮胎跟地面作用提供车辆前进方向的纵向摩擦力。那么转弯运动，由于离心力的存在，也需要轮胎跟地面作用提供横向摩擦力（向心力）。如果车辆转弯的速率是恒定的，物理上F=mv2/r。若F=umg，则ug=v2/r。转弯半径越小，即急转弯，速度要越慢，否则摩擦力不足以提供向心力。作为轮胎的生产和设计者，需要考虑的是如何提高横向摩擦系数u。

   微观上，纵向摩擦力微观上源自滑移率和分子黏附作用，横向摩擦力微观上源自滑移角和分子黏附作用，区别在于滑移率和滑移角。滑移角的概念，即轮胎方向跟车辆运动轨迹方向的角度偏差，可以结合下图进行理解。

   如上一节所述，纵向摩擦系数通常在10%滑移率以内随着滑移率增加而增加，超过这个数值由于摩擦生热的影响反而会导致摩擦系数下降。那么横向上的情况呢？横向摩擦系数通常应该控制滑移角在5°-10°以内。是不是感觉5°非常小搞错了，因为我们实际方向盘打的动作很明显啊，实际上方向盘移动的角度和轮胎移动角度的比较约为20：1。即转弯方向盘角度在100°以内，这应该比较合理，通常情况下转弯方向盘不会打这么多。如果转弯滑移角超过5°，提供向心力的效果反而会下降，理由也是橡胶生热的影响导致横向摩擦系数会下降。

   回到朋友新能源车辆换胎的问题，横向摩擦系数除了跟滑移角有关，同时也跟胎面橡胶材料的滞后损失有关。过于降低滚阻性能（即60℃下的滞后损失），则必须同时降低低温下的滞后损失（即0℃下的滞后损失）。受限于配方技术，只能选择在下图红色线跟紫色线的切换，无法实现理想的绿色实线。