轮胎侧偏特性主要是指侧偏力、回正力矩与侧偏角间的关系。汽车动力学的研究中必须考虑轮胎模型，轮胎侧偏特性是轮胎极其重要的特性，它是研究汽车操纵稳定性的基础。

领域

汽车

两种情况

汽车在行驶过程中，由于路面的倾斜、侧向风或曲线行驶时的离心力等的作用，车轮中心沿Y轴方向将作用有侧向力Fy，相应地在地面上产生地面侧向反作用力，也称为侧偏力。当有地面反作用力时，若车轮是刚性的，则可能发生两种情况（如图1）：

（1）当地面侧向反作用力Fy未超过车轮与地面间的附着极限时，车轮与地面间没有滑动，车轮仍在其自身平面cc没运动。

图1

（2）当地面侧向反作用力Fy达到车轮与地面间的附着极限时，车轮发生侧向滑动，若滑动速度为∆u，车轮便沿合成速度u^‘的方向行驶，偏离cc平面。

现象说明

图2

当车轮有侧向弹性时，即使FY没有达到附着极限，车轮行驶方向亦将偏离车轮平面cc，值就是轮胎的侧偏现象。为了说明侧偏现象，我们讨论具有侧向弹性的车轮在垂直载荷为W的条件下，车轮中心受到侧向力Fy，地面相应的有侧偏力FY时的两种情况（图2）。一是车轮静止不滚动。由于车轮有侧向弹性，轮胎发生侧向变形，轮胎胎面接地印迹的中心线aa与车轮平面cc不重合，错开∆h，但aa仍平行于cc。二是车轮滚动。接触印迹的中心线aa不只是和车轮平面错开一定距离，而且不再与车轮平面cc平行，aa与cc的夹角α，即为侧偏角。此时，车轮就是沿着aa方向滚动的。

产生原因

图3

为了说清楚出现侧偏角α的原因，下面具体分析车轮的滚动过程（图3）。在轮胎胎面中心线上标出A1、A2、A3…各点，随着车轮向前滚动，各点将依次落于地面上相应的A1^、A2^、A3^…各点上。在主视图上可以看出，靠近地面的胎面上，A1、A2、A3…各点连线在靠近地面时逐渐变为一条斜线，因此他们落在地面相应各点A1^、A2^、A3^…的连线并不垂直于车轮旋转轴线，即与车轮平面cc有夹角α。当轮胎与地面没有侧向滑动时，A1^、A2^、A3^…的连线就是接地印迹的中心线，当然也是车轮滚动时在地面上留下的痕迹，即车轮并没有在车轮平面cc内向前滚动，而是沿着侧偏角α的方向滚动。显然，侧偏角α的数值是与侧向力Fy的大小有关；换言之，侧偏角α的数值与侧偏力Fy的大小有关。

力与角的关系

图4

图4给出了一条由试验测出的侧偏力-侧偏角曲线。曲线表明，侧偏角不超过5°时，与α成线性关系。汽车正常行驶时，侧向加速度不超过0.4g，侧偏角不超过4°~5°，可以认为侧偏角与侧偏力成线性关系。FY-α曲线在α=0°处的斜率称为侧偏刚度k，由轮胎坐标系有关符号规定可知，负的侧偏力产生正的侧偏角，因此侧偏刚度为负值。侧偏角不超过4°~5°FY与α的关系式可写作，FY=ka。

回正力矩

图5

回正力矩是由接地面内分布的微元侧向反力产生的。车轮在静止时受到侧向力时，印迹长轴线aa与车轮平面cc平行，错开∆h，故可认为地面侧向反作用力沿aa线是均匀分布的（如图5）。

图6

而车轮滚动时，印迹长轴线aa不仅与车轮平面错开了一定距离，而且转动了α角，因而印迹前端离车轮平面近，侧向变形小；印迹后端离车轮平面远，侧向变形大。可以认为，地面微元侧向反作用力的分布与变形成正比，故地面微元侧向反作用力的分布情况如图6所示，其合力就是侧偏力FY，但其作用点必然在接地印迹几何中心的后方，偏移某一距离e。e称为轮胎拖距，FYe就是回正力矩Tz。

在FY增加到一定程度时，接地印迹后部的某些部分便达到附着极限，随着FY的进一步加大，将有更多的部分达到附着极限，知道整个接地印迹发生侧滑，因而轮胎拖距会随着侧向力的增大而逐渐变小。

实验结果表明，回正力矩开始时随着侧偏角的增大而逐步变大，侧偏角在4°~6°时达到最大值；侧偏角在增大，回正力矩下降；在10°~16°时回正力矩为零；侧偏角再大，回正力矩成为负值。