从轮胎锥度效应解决车辆行驶跑偏问题的探讨

【摘要】分析了轮胎锥度效应产生的原因及其对车辆跑偏的影响，通过实例说明采取对轮胎锥度力方向和大小进行区分，可以控制轮胎锥度效应，有效降低由轮胎自身原因引起车辆行驶跑偏的发生率。

【关键词】轮胎；锥度效应；锥度力；行驶跑偏

影响车辆行驶跑偏的因素有很多种，其中轮胎的影响是其主要因素之一，本文将围绕轮胎锥度效应引发的车辆跑偏对汽车行驶性能的影响进行分析，并通过纠偏实例来说明控制轮胎锥度力可以降低车辆行驶跑偏，这对于正确使用和维护轮胎，提高汽车行驶性能具有重要的参考意义。

一、轮胎锥度效应及其产生原因

轮胎在滚动过程中，如果或多或少总是伴有作用于其上的锥形侧向力Fk，力图使其偏离原来的直线运动方向，即使是刚换上的新胎也可能如此，称此现象为轮胎的锥度效应。锥度效应是因轮胎刚度不均匀性产生的。其原因主要有：

（1）因制造原因导致轮胎胎面或(和)带束层偏离了轮胎几何中心(偏移量以1／10mm计，故用肉眼及常规测量方法无法测出)，致使轮胎断面不对称(见图1)。

1-胎圈；2-胎肩；3-胎面；4-钢丝带束层；A-轮胎设计几何中心线；B-轮胎实际几何中心线

图1轮胎实际几何中心线偏离设计几何中心线

（2）因制造原因或使用偏磨，导致轮胎两侧胎肩不对称或者两侧胎肩厚度不同。（3）因制造原因或使用偏磨，导致胎面两侧厚度不等。（4）因制造原因，导致带束层成为轮胎圆锥形断面的一部分(见图2)。

1-带束层；2-锥形侧向力

图2轮胎断面形状左右不对称带束层成为圆锥的一部分

上述缺陷和误差最终造成轮胎两侧胎肩的刚度差异。故当轮胎与地面接触时，两肩以不同压力(F1＜F2)作用在路面上，轮胎断面呈现圆锥形，如果轮胎滚动，就产生了类似于侧倾推力的锥形侧向力Fk，从而使得轮胎具有了锥度效应，其程度可用Fk的大小或锥角α大小来表示(见图2、图3)。

1-刚度较大的胎肩

图3 轮胎两侧胎肩刚度不同时的受力变形图

二、锥度效应对车辆行驶跑偏的影响

具有锥度效应的轮胎实际上相当于一个断面呈圆锥形而外倾角等于零的“外倾”车轮的作用，故又称此为假外倾。当这种轮胎以一定速度直线运动时，锥形侧向力Fk便力图使车轮朝一侧偏摆。若Fk超过某一数值，车辆就开始跑偏，从而直接影响车辆的操纵稳定性和行驶安全性并加剧了轮胎的磨损。此刻驾驶员通过转向盘可感到锥形侧向力Fk的存在，并要始终校正转向盘，方能保持车辆直行。随着车速的提高，轮胎接地性变坏，故借以平衡锥形侧向力Fk的路面横向附着力随之变小。这就是为什么高速车辆特别是高速轿车发生跑偏的可能性、严重性显著增大的主要外在原因之一。

三、控制轮胎锥度效应解决车辆行驶跑偏实例

综上所述，轮胎锥度效应是客观存在的，不可能绝对没有。因此尽量减小和消除轮胎锥形侧向力Fk是纠正车辆跑偏的关键。以SGMW一款新投产的轿车为例，某阶段生产的1批次车中出现4辆车行驶跑偏，暂且把这4辆车标为1、2、3、4号车，该问题急待解决。根据汽车行驶跑偏的状态,就装配调整、相关零件等方面查找原因。跑偏原因查找步骤如表1。

表1 车辆行驶跑偏原因查找步骤

按照以上步骤对可能造成行驶跑偏的因素逐一对故障车进行分析检测并排除，通过1～5步的检查均没有发现问题，说明这些因素都不是引起这4辆车行驶跑偏的原因。最后将故障车的前轮进行更换安装（见表2），跑偏问题得以解决，由此发现造成这4辆车行驶跑偏的原因是轮胎自身问题。

表2 故障车前轮更换安装具体步骤

锥度大的轮胎很容易使汽车跑偏，前轮更换安装实际上是改变了两前轮的轮胎锥形侧向力的合力作用方向,以抵消汽车由于轮胎的锥形侧向力合力作用方向与汽车车身的侧偏方向一致而共同作用造成的行驶跑偏。最后通过对故障车互换的轮胎进行检测，发现轮胎供应商将轮胎锥度力标识红点打反，导致装车时造成轮胎装反。轮胎上的红点表示的是锥度方向,反映的是轮胎充气后的倾斜方向。所以装配轮胎时必须两边的轮胎同时将红点朝外或同时朝内，以保证两前轮锥度力之差尽量最小，减小锥度力对行驶跑偏的影响。要解决车辆由于锥度力影响产生跑偏主要有以下措施：（1）轮胎按锥度力进行分级管理；（2）车辆装配时，同一辆车装配相同锥度力分级的轮胎；（3）车辆装配时，注意锥度力方向，必须左右侧轮胎锥度力相互抵消。总之，无论采用何种纠偏途径，其目的都是通过轮胎合理的换向、换位、更换以及三者的综合使用，以便最终控制轮胎的锥度效应，降低车辆行驶跑偏。

参考文献

[1]庄继德．汽车轮胎学．北京：北京理工大学出版社，1996

[2]沈逸敏．轮胎对汽车行驶跑偏的影响．轮胎工业．2005

[3]GB7258-2004．机动车运行安全技术条件

[4](日)安部正人，陈辛波．汽车的运动和操纵．机械工业出版社，1998