Силы, возникающие в шинах при повороте

В условиях поворота, в которых шины должны развить боковые силы, шины во время качения будут также испытывать боковой увод. Угол между направлением курса и их направлением движения известен как угол увода (скольжения, "slip angle"), [2]. Эти углы показаны на Рисунке 6.2.

Рис. 6.2. Характеристики сил, возникающих в шинах в повороте.

Поперечная сила, обозначаемая Fy, называется "боковой реактивной силой" (боковая реакция колёс, "cornering force"), когда угол развала равен нулю. При данной нагрузке на шину боковая реактивная сила растёт вместе с углом увода (скольжения). При малых углах увода (5 градусов или меньше) это отношение является линейным, следовательно, боковая реактивная сила описывается как:

(6-5)

Коэффициент пропорциональности, Cα, известен как "жёсткость при движении в повороте" (жёсткость поворачивания, "cornering stiffness") и определяется как наклон кривой Fy в зависимости от α при α = 0. Положительный угол увода создаёт отрицательную силу (влево) на шине, подразумевая, что Cα должна быть отрицательной; однако, SAE определяет жёсткость при движении в повороте как отрицательный наклон, так что Cα приобретает положительное значение [2].

Жёсткость при движении в повороте зависит от многих переменных [6]. Размер шин и тип (радиальный корд или диагональный), количество слоёв, углы корда, ширина колеса и протектора являются значимыми факторами. Для выбранной шины основными переменными являются нагрузка и давление в шине. Скорость не сильно влияет на боковые реактивные силы, развиваемые шинами. Влияние многих из этих переменных иллюстрируют графики на Рисунке 6.3.

Рис. 6.3. Факторы, влияющие на жёсткость шины в повороте.

Из-за сильной зависимости боковой реактивной силы от нагрузки, свойства шин в поворотах также могут быть описаны с помощью "удельного коэффициента сопротивления уводу шины" (коэффициент бокового увода шины, "cornering coefficient"), который равен жёсткости при движении в повороте, делённой на нагрузку. Таким образом, коэффициент бокового увода шины, CCα, определяется по формуле:

(фунтy/фунтz/градус) (6-6)

Коэффициент бокового увода шины обычно имеет наибольшее значение при малых нагрузках, непрерывно уменьшаясь, пока нагрузка не достигает своего предельно допустимого значения (предельно допустимые нагрузки, Tire & Rim Association, [7]). При 100% нагрузке коэффициент бокового увода шины обычно находится в диапазоне 0.2 (фунт боковой реактивной силы на фунт нагрузки на градус угла увода).