漂移、甩尾——不可不说的摩擦圆（篇三）侧偏刚度跟推头甩尾有关系吗
1 侧向力和侧偏力是一个东西吗
根据《汽车理论》中的定义，
车辆在行驶过程中，由于路面的侧向倾斜、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FY，FY也称为侧偏力。
也就是说侧向力和侧偏力互为反作用力，所以如果轮胎处于平衡状态，它们大小相等方向相反。
2 我们为什么希望轮胎有高的侧偏刚度
侧偏刚度表示的是侧偏角α与侧向力Fy（车辆给轮胎的力）的数值之间的关系。
侧偏角α的数值与侧向力Fy（车辆给轮胎的力）的大小有关；也可以说，侧偏角α的数值与FY侧偏力（地面给轮胎的力）的大小有关。
下图为一试验测出的侧偏力（地面给轮胎的力）-侧偏角曲线。
上图曲线表明，侧偏角不超过5°时，FY侧偏力（地面给轮胎的力）与侧偏角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°，因此可以认为侧偏角与FY侧偏力（地面给轮胎的力）基本上是成线性关系。
FY-α曲线在α=0°处的斜率称为侧偏刚度k，单位为N/rad或N/(°)。FY与α的关系可写作，FY=kα。
从图中我们很容易看出两点，
a. 斜率越大，侧偏刚度越大，相应的，对于侧偏刚度更大的轮胎，在发生同样侧偏角的情况下，对应的侧偏力更大，这是轮胎本身的特性决定的。
b. FY-α曲线的斜率逐渐减小，即在较大的FY侧偏力（地面给轮胎的力）时，侧偏角以较大的速率增长，这是轮胎在接地面处已发生部分侧滑。最后，侧偏力达到附着极限时，整个轮胎侧滑。
最大侧偏力越大，汽车的极限性能越好（譬如按圆周行驶的极限侧向加速度就越高）。
而轮胎的最大侧偏力取决于附着条件，即垂直载荷、轮胎胎面花纹、材料、结构、充气压力、路面的材料、结构、潮湿程度以及车轮的外倾角等。
所以对于轮胎来说，我们通常希望轮胎有高的侧偏刚度，以保证汽车良好的操纵稳定性。
3 轮胎高宽比与侧偏刚度的关系
轮胎的尺寸、形式和结构参数对侧偏刚度有显著影响。可以想见，尺寸较大的轮胎有较高的侧偏刚度。
以百分数表示的轮胎断面高H与轮胎断面宽B之比H/B*100%称为高宽比。高宽比越小，说明轮胎断面宽面宽度越大，轮胎比较”扁“。
图中给出四种轮胎的侧偏刚度与载荷的关系曲线，可以看出高宽比为60%的60系列轮胎的侧偏刚度有大幅度提高。
可以看出，高宽比对轮胎侧偏刚度影响很大。采用高宽比小的宽轮胎是提高侧偏刚度的主要措施。也就是说高宽比越小，轮胎断面宽面宽度越大，比较”扁“轮胎的轮胎，侧偏刚度比较大。
早期轮胎的高宽比为100%，现代轮胎的高宽比逐渐减少，目前不少轿车已采用高宽比为60%或称60系列的宽轮胎。追求高性能的运动型轿车也有采用高宽比为50%甚至40%宽轮胎。
4 推头和甩尾和侧偏刚度有关系吗
4.1 “前驱车容易出现转向不足，转不过弯”
比如一个车子能够获得的最大地面附着力X向是4000N，Y向是3000N，但若既转弯又加速，则X向和Y向都不能够获得最大值。假如转一个弯就是需要3000N的力，这时候又加速了，Y向的力就不够了，转向角度不够，就所谓“推头”。
其原因就是前轮即是转向轮又是驱动轮，当驱动消耗了一部分附着力后，地面不能提供足够的侧向附着力。
因此发生“推头”现象后，只要减小油门开度，减少X向的附着力消耗，就能缓解转向不足。
4.2 “后驱车容易出现转向过度，车尾容易发生侧滑甩尾”
当后轮为驱动轮时，若其在加速或制动状态，已用去后轮大部分切向附着力，后轮的侧向附着力自然变小。地面给汽车的大部分侧向力将来自于前轮。
在《一文看不懂轮胎侧偏角何时出现 车辆转向过程中轮胎受力变化拆解》一文中，我们提到，
假如车辆向右转向，整车开始产生横摆速度，后轮也产生向左的速度。
因此，假如车子后轮开始打滑，首先会沿速度方向继续向前滑出，即甩尾，从而使得转向倾向进一步加强，即过度转向。
说了半天，还是没有说到推头和甩尾和侧偏刚度的关系。我们继续讲。
5 怎么从设计的角度缓解推头和甩尾
从上一节我们可以知道，无论是推头还是甩尾，本质上还是因为所需要的地面反作用力与地面所能提供的反作用力之间的gap。因此缓解推头和甩尾的本质是想办法获取更大的地面反作用力。
而轮胎的最大侧偏力取决于附着条件，即垂直载荷、轮胎胎面花纹、材料、结构、充气压力、路面的材料、结构、潮湿程度以及车轮的外倾角等。
5.1 增大垂直载荷
比如对于后驱车，采取发动机后置后驱增加后轴的载荷，从而增大后轴车轮附着极限，这样能够在相同的轮胎和路面组合下获得更大的后轮最大附着力，降低后轮打滑的可能性。
5.2 选择合适的轮胎
奔驰SLK跑车，前轮使用205/55/R16的轮胎，而后轮使用225/50/R16的轮胎。
前轮断面宽度205毫米，后轮断面宽度225毫米，后轮更扁，附着极限更高。而尽管后驱使得地面给后轮侧向力小，给前轮侧向力大，但由于前轮高宽比（3.72）更小，附着极限小，容易产生不足转向。
6 quick summary
综上所述，
推头和甩尾本质上是轮胎打滑，缓解这些现象的原理是通过各种途径增大轮胎能够从地面获得的最大反作用力。
而这个最大地面作用力取决于附着条件，即垂直载荷、轮胎胎面花纹、材料、结构、充气压力、路面的材料、结构、潮湿程度以及车轮的外倾角等。
使用前后不同侧偏刚度的轮胎组合是其中的一种措施。