Глава 10, Шины

Eagle CS-C. (Фото любезно предоставлено Goodyear Tire & Rubber Co.)

В современных транспортных средствах, предназначенных для езды по шоссе, все основные силы контроля и возмущения, которые действуют на транспортное средство, за исключением аэродинамических сил, генерируются в пятне контакта шины с дорогой. Таким образом, было сказано, что "критические контролирующие силы, которые определяют, как автомобиль поворачивает, тормозит и ускоряется, создаются в четырёх пятнах контакта размером не больше, чем рука человека". Глубокое понимание взаимосвязи между шинами, условиями их эксплуатации и результирующими силами и моментами, развиваемыми в пятне контакта, является важным аспектом динамики всего транспортного средства.

Шина в основном выполняет три основные функции:

1)Она поддерживает вертикальную нагрузку, несмотря на то, что предназначена для ослабления тряски при движении по дороге.

2)Она создаёт продольные силы для ускорения и торможения.

3)Она создаёт боковые силы в поворотах.

Несмотря на то, что шина является просто вязко-упругим тороидом, с современным усовершенствованием и оптимизацией её свойств она представляет собой очень сложную нелинейную систему, которая является трудной и сложной для количественной оценки [1]. Для ориентировочной оценки различных эксплуатационных свойств в прошлом были разработаны многочисленные упрощённые модели шин [2,3], но для целей понимания их роли в динамике автомобиля и количественного определения основных свойств достаточно посмотреть на эмпирические данные.

Как механическая структура, упругий тор шины состоит из гибкого каркаса из волокна с высокой прочностью на растяжение, прикреплённого к шарикам стальных тросов, которые прочно закреплены на ободе. Внутреннее давление (накачивание) оказывает давление на структуру таким образом, что любые внешние силы, вызывающей деформацию каркаса, переводятся в силу реакции шины. Поведенческие характеристики шины зависят не только от условий эксплуатации, но также и от типа конструкции.