深入研究产生极度驾驶乐趣的"轮胎"(一)

    极度的驾驶乐趣来自绝佳的操控表现 ，而车辆循迹性的改善是提高操控性的基本 。增加循迹性目的无非是为了提高过弯的速度（Conering Speed） 、减少刹车距离 、减少加速时的打滑现象 。车子和路面接触的地方唯有轮胎 ，所有的性能都是经由轮胎来发挥和达成 ，为了提高操控性能和驾驶乐趣 ，我们针对底盘悬吊系统所作的种种改良和设定 ，无非是要增加轮胎的接地面积（Tire Contact Patch） ，提高车子的循迹表现 。如何增加轮胎的循迹性（抓地力） ？
　　一 、增加轮胎和地面的摩擦力

　　要增加轮胎和地面的摩擦力有两种方法可达成这个目的 。第一是增加路面的摩擦系数 ，所谓“摩擦系数”是路面所能提供对轮胎的抓附能力 ，摩擦系数越大抓附力越大 。柏油路面 、水泥路面 、砂石路面各有不同的摩擦系数 。所能提供对轮胎抓附力也各有不同 。 其次是增加轮胎本身的摩擦系数 ，这可由选择较软的轮胎来达成 。较软的轮胎可提供较强的抓地力 ，但是相对的磨耗也较快 。这里所谓“软的轮胎”指的是轮胎胎面的橡胶材质较软 ，如果和高扁平比轮胎和胎压不足所造成行路性较软 、较舒适联想在一起那就大错特错 ！

　　二 、增加轮胎接地面积

　　要增加轮胎和路面接触的面积 ，最简单的方法就是换上较宽的轮胎 ，再来就是选用胎纹较少的轮胎 ，如此可增加轮胎与地面实际的接触面积 ，但是却也会影响在湿滑路面抓地表现 。最后也是最重要的就是在既定的接地面积下 ，经由正确的轮胎胎压及悬吊的精确调校把轮胎的潜力完全发挥 。轮胎的接地面积即使是行驶在平坦的直路都会小于静止时 ，行经不平路面或是过弯时更会因为上下的跳动或是侧向的受力 ，而造成接地面积的大幅减少 ，甚至悬空 。悬吊的改良最终的目的就是随时把轮胎尽可能的保持与地面接触 ，尤其是在过弯或是行经不平路面时 。

　　三 、增加轮胎的垂直荷重

　　轮胎的垂直荷重是车辆本身施予轮胎的重量加上空气动力学效应所产生的下压力的总和 。轮胎的橡皮会因为垂直荷重的增加而与地面更紧密的接触 ，轮胎的抓地性能也得以更充分的发挥 。 有别于大家所认知的 ，增加轮胎的垂直荷重并不会增加轮胎的接地面积 ，至少在现代的高性能胎和赛车用轮胎几乎都是如此 ，增加垂直荷重所提高的是轮胎接地面积内 ，每一单位面积内橡胶分子和地面的附着力 。在接地面积不变的情况下 ，轮胎循迹性的增加是由于对橡胶分子所施的压力增加 。我们可以做个小实验：在一个光滑平面上移动橡皮擦 ，在橡皮擦上方没有施加压力的情况下我们可以很轻易的自由移动橡皮擦 ，当我们压着橡皮擦时 ，要移动它就变得比较不容易 ，压的力量越大橡皮所产生的附着力就越强 ，也就是循迹性越好 。 轮胎的垂直荷重似乎可由增加车重来达成 ，虽然这可增加轮胎的循迹性 ，但是由于轮胎承受来自车重的负荷也增加 ，所以过弯速度 、刹车距离 、加速表现都不会有所改善 。事实上整体的性能表现反而会因为车重的增加而变坏 。要在不破坏整体性能表现的情况下提高轮胎的垂直荷重 ，唯一的途径就是经由车身空气动学的设计来达成 。

　　空气动力学所的下压力（Aerodynamic Downforce）

　　空气动力学对车身所产生的下压力（Downforce）也会增加轮胎接地面积的垂直负荷 。对一般的道路用车来说并不需要很在意空气动力学所产生的下压力 ，但是对于任何比赛车种而言这却是必须去仔细考虑的问题 。空力下压力的好处是只会增加轮胎接地面积的垂直负荷却不会增加车重 。由于车重不变轮胎不用负担额外的惯性和离心力 ，加上轮胎循迹性的提高 ，所以过弯速度得以提高 。同时刹车和加速时的循迹性也会获得提升 。这也是为什么这二十几年来赛车工程师对于尾翼 、车身空力组件和地面效应持续不断的进行研究 、发展与改进 。空力效应包含了车身下压力 、车身扬升力和行进阻力 ，这三个力量是伴随发生的 ，而且所产生的力量是和车速成平方正比 ，也就是速度提高为2倍时空力效应会增为4倍 。这也说明了为什么空力效应只有在高速时才会变得明显 。 对一部针对比赛而生产的厂车来说 ，改善操控性的重要关键除了底盘悬吊的改良调校以外 ，其次就是就是空力特性的改良 。要改良车身的空力特性 ，最重要的就是要减少高速流动的空气对车身产生的扬升力 ，因为扬力会减少轮胎的垂直荷重 ，破坏循迹性 。目前的ITC 、BTCC 、JTCC等房车赛叁赛车种车尾都有扰流尾翼的设计 ，最主要的的作用就是在减少车身的扬力并产生些许的下压力 。此外前扰流和车侧裙角也可减少进入车底的气流 ，减少车底气流对车尾产生的扬力 。由于产生下压力和改变气流的同时都会伴随产生行车阻力 ，所以改善车身空力特性的另一个重要课题就是要在伴随发生的压力 、扬力 、阻力三种力量间取的协调 、均衡与折中 。

　　胎压对循迹性的影响

　　胎压对循迹性的影响可能远超乎你的想象 ，胎压并不会直接影响橡胶分子和地面的附着力 ，但却会影响轮胎接地面内有多少橡胶分子实际与地面接触 。对一部有既定轮胎 、车重的车来说正确的胎压只有一种 。事实上这个正确的胎压是被局限在一个很小的范围 ，大概只有+-1.5psi 。假如胎压超出这个范围 ，轮胎的接地面会变形 ，以致无法完全紧贴路面 。也就是说轮胎接地面内的实际接地的橡胶分子数目会比较少 。如果胎压太高 ，会造成轮胎边缘两侧无法完全贴地 ，接地面积自然跟着变小 ，接地面较小的情况下却有同样的负荷 ，当然性能表现要打折扣 。假如胎压不足 ，表面上看来轮胎接地面积似乎并没有减少 ，甚至有人认为是增加了 ，实际上虽然轮胎两侧依然紧密的贴地 ，但由于胎压的不足使得胎面中间的橡胶分子无法紧贴路面 ，造成的结果就和胎压过高一样 。这也可说明有人的轮胎使用了一段时间以后 ，出现中间或两侧磨耗比较严重的情况 ，就是长期胎压过高或不足所造成的 。

　　扁平比对循迹性的影响

　　轮胎的扁平比就是胎壁高度与轮胎宽度的比例 。扁平比对循迹性的直接影响并不大 ，但是对轮胎的滑移角（Slip Angle）有影响《滑移角我们留待下期再谈》 ，扁平比较低的轮胎在相同的负荷情况下会有较小的滑移角 ，在轮胎宽度不改变的情况下 ，只改变前两轮或后两轮的扁平比 ，会因为前后轮滑移角的不同使操控的平衡产生变化 。

 　轮圈尺寸和轮胎的循迹性