Механика формирования сил

Силы на шинах действуют не в точке, а являются результирующими от вертикальных и сдвиговых напряжений, распределённых по пятну контакта. Распределение давления под шиной не является однородным, а будет варьироваться в направлениях X и Y. При качении оно обычно не симметрично относительно оси Y, а имеет тенденцию быть выше в передней области пятна контакта. Оба этих явления показаны на Рисунке 10.4.

Рис. 10.4. Распределение давления под катящейся и не катящейся шиной.

Поскольку шина вязко-упругая, деформация в передней части пятна контакта вызывает сдвиг вертикального давления вперёд.Равнодействующая вертикальной силы не проходит через ось вращения и, следовательно, порождает сопротивление качению. При качении шины по дороге, из-за механизма сдвига развиваются как тяговые, так и боковые силы. Каждый элемент протектора шины, проходящий через пятно контакта шины, оказывает напряжение сдвига, которое, если его проинтегрировать по площади контакта, эквивалентно тяговой и/или боковой силе, развиваемой шиной.

Есть два основных механизма, ответственных за трение сцепления между шиной и дорогой [4], показанных на Рисунке 10.5.

Рис. 10.5. Механизмы трения шина-дорога.

Поверхностное сцепление (адгезия) возникает в результате межмолекулярных связей между резиной и заполнителем в дорожном покрытии. Компонента слипания является большей из двух механизмов на сухих дорогах, но значительно снижается, когда поверхность дороги покрыта водой; следовательно, трение на мокрой дороге уменьшается.

Механизм запаздывания (гистерезиса) представляет собой потерю энергии в резине, когда она деформируется при скольжении поверх покрытия дороги. Гистерезисное трение не так подвержено воздействию от воды на поверхности дороги, таким образом, лучшее сцепление на мокрой поверхности достигается с шинами, которые имеют резину с высоким гистерезисом в протекторе. Оба  вида трения, адгезивное и гистерезисное, зависят от небольшой величины угла увода, возникающего при взаимодействии шины с дорогой.