Page 71 - 《橡塑技术与装备》2023年1期
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车用制品技术与应用 李慧敏 等·电动车轮胎的发展现状及开发设计
纹设计阶段需综合考虑各项性能的平衡及偏向。 于滑移率为 0 时，损失多达 60%。
3.3 抓地性能
（1）抓地力的概念
轮胎提供给车辆高效的行走能力，获得来自路面
的多项支撑就是抓地力，简单来讲就是能够保持车辆
操控的能力。抓地力通常可以分为横向和纵向抓地力，
横向抓地力是指轮胎的转弯能力，纵向抓地力可以用
制动性能或加速性能等来衡量。抓地力的影响因素非
常多且复杂。
（2）力学分析
对于电动车轮胎来讲，准确地说我们需要的不是 图 10 不同纵向滑移率下侧偏试验结果
更强的抓地力，而是更快的抓地力建立能力及抗损失 电动车由于驱动时电机扭矩较大，容易出现纵向
能力 ； 滑移，导致侧偏刚度急剧减小，侧向抓地水平损失严
随着电动车扭矩的瞬时输出，轮胎的纵向力迅速
重，很容易出现甩尾失控 ；较大的纵滑刚度可以避免
建立，在较小的滑移率下达到足够的纵向力水平，即 过快的出现纵向滑移，减弱对纵向滑移率对侧偏刚度
纵滑刚度足够大，对应车辆加速响应快，不至于在电 的影响，从而提升轮胎侧向抓地力的抗损失能力。
动车突然加速时出现纵向抓地力不足造成打滑。
（3）轮胎如何获取抓地力
随着电动车扭矩的瞬时输出，轮胎的侧向力迅速 车辆能够前进，减速，转向，都是由于轮胎与地
建立，在较小的侧偏角下达到足够的侧向力水平，即 面的接触，轮胎与地面的接触及相互作用使得轮胎具
侧偏刚度大，对应横向抓地力的快速建立，避免电动 有抓地力，接地印痕是轮胎所有力与力矩的作用基础，
车突然转向时侧向力建立不及时造成侧向打滑，以致 而两者的接触及相互作用的情况可以从轮胎的印痕得
车辆出现转向不足或转向过度偏离行动轨迹。 到很好的体现，如图 11 所示，我们可以通过调整轮胎
事实上，实际轮胎与路面的作用机理非常复杂， 的接地印痕面积和形状来对轮胎的纵向及侧向抓地力
驾驶员经常同时需要纵向和横向抓地力，然而我们不
进行调控，也可以通过建模来建立轮胎与不同表面接
能同时获得抓地力的最佳值，因为纵向力和侧向力需 触时的工作状况，从而预测轮胎抓地力水平。
要共享抓地力潜能，是相互竞争的关系，且遵循纵向 一方面，增大轮胎的接地面积可以提供更强的抓
力优先原则，两者的关系可以用摩擦椭圆来表示，如
地力，然而，轮胎实际有效的接触面积很有限，如图
图 9 所示。 即使是总接触面积是 160 cm 的轮胎，除去花纹沟及
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路面粗糙度，实际上仅有 24 cm 的面积可用于转移全
部的受力，另外轮胎在使用过程中动态的印痕面积也
在不断的发生变化 ；
另一方面，增大轮胎的有效接地面积并减少操控
过程中的接地面积损失可以增强抓地性能，较软的胎
面胶配方之所以可以提供较强的抓地力，就是因为其
可以更有效的与路面接触，但是相对的磨损也较快。
合适的胎压可以保证轮胎良好的接地印痕，若气
压过高，则有效接地仅集中于印痕中心，若气压过低，
则有效接地集中于胎肩，所以，只有保证合适的气压，
图 9 摩擦椭圆
才能保证轮胎良好、有效的接地 ；反言之，想要轮胎
为了研究侧向力和纵向力的关系，设计固定纵向 良好且有效的接地，需要按照轮胎的具体使用气压载
滑移率侧偏试验，试验结果如图 10 所示，可以看出在 荷进行匹配的结构设计，这一步的实现需要强大的轮
滑移率为 10% 时，其侧向力损失严重，侧偏刚度相比 胎性能数据库及轮胎建模仿真能力。
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