雪地胎防滑的原理是怎樣的?

為什麼冰雪路面的時候,正常的輪胎就剎不住車,有時還會側滑,但雪地胎的抓地力就沒問題?

還有有人說雪地胎換兩個輪就行,不需要全換,是正確的嗎?


1. 搞搞定義

雪地輪胎?冬季輪胎?實際上這是一種輪胎,國外一般都叫winter tire,就是冬季胎。國內製定輪胎術語標準的時候,叫雪地胎。個人認為還是叫冬季胎比較好,叫雪地胎容易誤導大家下雪才需要換胎。

2. 冬季輪胎的胎面是如何保證雪地抓地力的?雪地、冰面的抓地力來源於哪裡?

謝中用:當我們在說輪胎滑移時,我們在說什麼??

zhuanlan.zhihu.com圖標

在這篇文章里,我們說到了抓地力的來源,及其影響因素,不過之前的更局限在輪胎在乾燥良好的路面行駛。那麼輪胎在冰雪路面行駛時又是一副怎樣的場景。

壓實的雪地上行駛,與結冰路面相似:

  • 工作溫度在-15-0度之間,低溫下的冰雪路面上抓地力來源與正常路面類似,產生分子粘附和齒輪嚙合效應。
  • 溫度接近0度時,輪胎與路面之間產生水膜,這時抓地力的形成與濕滑路面類似。會失去分子粘附效應,且齒輪嚙合效應也會大打折扣。我們之前說壓坑作用的尺寸範圍在 10^{-3}10^{-6} m,然而起主要作用的是 10^{-5}10^{-6}之間的微小凸起。如下圖(比例有點失常,示意一下),微觀凸起內很容易被水膜填滿,使得分子粘附作用失去效果的同時,也失去了大部分齒輪嚙合效應產生的抓地力。

低溫帶來的挑戰

還是在這篇文章中,我們提到了提升抓地力的根本在於提高胎面在工作頻率下的遲滯效應。普通輪胎在低溫下在其工作頻率上已經遠遠偏離最大遲滯線,外在表現就是輪胎變得非常硬,無法適應路面的凸起,分子粘附作用也被很大程度上削弱。

如視頻所示,在0攝氏度時,四季胎已經胎面已經變得非常硬,無法適應地面的凸起,遲滯效應降低,由此帶來分子粘附和齒輪嚙合作用都將被削弱,抓地能力下降的非常厲害。

低溫下,普通輪胎胎面僵硬

如下面的示意圖(僅僅是示意圖,各種數據不準確),普通輪胎和冬季輪胎的胎面膠的最大遲滯設計在不同的工作條件之下。四季胎工作溫度在60-80度之間,冬季胎工作溫度在-15-0度,冬季胎會使用天然橡膠(NR)、聚丁二烯橡膠(BR)等玻璃化溫度很低的橡膠使得冬季胎的最大遲滯線圖向左移動。

這也就是各大輪胎廠商在介紹冬季胎時,使用的所謂「特殊配方」的原理:加入玻璃化溫度低的橡膠,將最大遲滯線向左移動。(當然還有很多其他的配料)

常見冬季胎配方主要配料佔比

胎面設計排除水膜

雪地胎的胎面花紋設計除了接地面積大之外,還有一個很顯著的特點:遍布的刀槽(鋼片)。

刀槽的可以切斷水膜並將其吸收我們之前說接近0度時,積雪路面與輪胎之間會形成一層水膜,會妨礙抓地力的產生。

刀槽的邊、花紋塊的邊以及路面微觀粗糙的表面所產生的壓力衝擊波的共同作用切斷了水膜,並吸收殘餘的水分,使得接觸面乾燥,提升抓地能力。

另外冬季胎面膠存在一些微小的孔洞,也可以吸收部分水。

來源:YouTube

當然還有一些其他的技術,例如普利司通的胎面多單元管狀複合材料、米其林的「粉末融水」,都是圍繞著排除接觸面的水膜提出的技術。

磨損之後,胎面依然可以依靠小孔進行水分吸收

這就能解釋為什麼冬季胎在寒冷的冬天可以保證輪胎的抓地能力。

3. 還房貸壓力大,二胎生起來,所以換兩條?

要我說,換兩條感覺還不如不換,覺得自己換了兩條冬季胎,開車反而開的比較飄,有甩尾甚至翻車的風險,到時候也沒省到什麼錢。

看看兩條的是不是比較飄

來源YouTube: Ziike

3. 7度換胎為哪般

如下示意圖,一般情況下,四季胎在7度左右的抓地性能會與冬季胎的抓地性能持相同水平,且四季胎隨著溫度降低開始下降,而冬季胎抓地能力隨溫度下降抓地力開始提升。7度只是一個大家公認的值,可能不同的冬季胎之間會有差異,並不是一個恆定不變的量。

4. 冬季胎夏天使用的後果

冬季胎顧名思義冬天使用的輪胎,那夏天使用冬季胎會是一種怎麼樣的效果?

有的人覺得冬季胎在夏天更柔軟,所以推斷冬季胎在夏天可以產生更大的抓地力。我們之前就說過,抓地力跟「柔軟」沒有必然關係。在夏天使用冬季胎,高的工作溫度使得胎面過於柔軟,粘性很大,遲滯效應減小,抓地力也隨之減小。

5. 四輪驅動汽車有無必要安裝冬季胎

四輪驅動的汽車確實可以提高不良路面的附著性能,更好的利用發動機動力。但如果溫度過低且有冰雪的路面,輪胎的抓地性能下降的非常厲害,那麼四驅根本無法替代冬季輪胎。

下面的視頻是四驅裝普通輪胎,非四驅裝冬季胎的爬坡,效果拔群

YouTube:Auto Express


雪地胎跟普通胎有三個區別:

1、胎質較軟,而且是溫度越低它越軟,軟的輪胎跟雪地有更好的親和力;

2、紋路特殊,紋路較深,並且方向和結構是特殊設計的,接觸地面的部分受壓變形能把積雪壓進去,增加附著力,而離開路面後鬆弛回彈,能把紋路中的雪塊釋放掉;

3、胎面部分的橡膠里有二氧化硅,碾過冰面的時候能跟冰面結合,提高摩擦力。

如果要走雪地,最好四個輪胎都換掉,不僅抓地更好,還能防止甩尾。


膠軟

鋼片多,就是胎面很密集的彎曲的小溝

有釘子(可能)


一般正常的夏季胎在室外氣溫降低時,胎質會發生變化,質地變硬,從而影響輪胎的抓地力和磨耗性能。所以,建議室外氣溫降低時可開始更換冬季胎,以保障行車的安全。最大的區別是橡膠配方不同,另外冬季胎僅限冬季使用。

應把四個輪胎都換上同一規格、廠牌、結構、花紋的冬季輪胎。如果只安裝2條冬季輪胎會出現以下的情況:

1) 只在前輪安裝冬季輪胎,將會導致車輛後輪抓地力不足,汽車在冬季路面行駛時容易造成轉向過渡或剎車甩尾。

2) 只在後輪安裝冬季輪胎,將會導致車輛前輪抓地力不足,汽車在冬季輪面行駛時容易造成轉向問題。

因此建議同時換四條冬季輪胎,注意在同一車軸上必須安裝同一規格、廠牌、結構、花紋的冬季輪胎。


很多車主把冬季胎叫做「雪地胎」,在我國北方絕大部分地區,當平均氣溫低於7°C以後,就建議更換冬季胎了。

冬季胎抓地力更強的原理是什麼?不如先來聊聊普通輪胎在冬天遇到的難題是什麼。

1. 橡膠變硬

普通輪胎的橡膠在7攝氏度以下會開始變硬,抓地力下降,引起剎車側滑,起步打滑等危險。

2.排水性差

冬季冰雪天氣行車,路面的冰雪水混合物容易形成一層水膜,輪胎與地面失去附著力,導致輪胎制動性能下降,導致剎不住車等現象。

普通輪胎在冬天四處碰壁步步維艱,針對這樣的情況,來看米其林冰馳3+冬季胎的防滑奧秘是什麼。

絕招一: 黃金橡膠軟硬度

為了不被北方的嚴寒凍「僵」,很多冬季胎都會採用較軟的橡膠材質,但冬季胎並不是越軟越好,過軟的橡膠會導致花紋塊剛度不夠,用一段時間後就會變形,擠兌排水溝槽,失去吸水排水能力,起步剎車和過彎操控性都會變差。

米其林冰馳3+冬季胎的橡膠配方使橡膠保持合適的軟硬度,制動與操控在這個軟硬度處於絕佳平衡,在不犧牲胎面剛性的情況下擁有良好的濕冰性能。

絕招二:抓

輪胎花紋不但決定了輪胎的顏值,更代表了冬季胎馳行冰雪最重要的抓地力。米其林冰馳3+的第三代冰雪抓地技術,對輪胎花紋進行優化升級, 在行駛中可以提供來自五個方向的抓地力行駛更穩。

絕招三:融

米其林冰馳3+胎面橡膠中含有白色融水粉末,行駛中胎麵粉末遇水融化,在輪胎表面形成微孔吸入積水,並在滾動中將水甩出。即使胎面磨耗,新的融水粉末會露出形成新的微孔,持續提供長達2-3個冬季的出色抓地力。

絕招四:排

米其林冰馳3+冬季胎胎面分布的新型Z型細小溝槽能夠在行進間劃破路面覆蓋的水膜。與上一代產品相比,更新增15%胎面溝槽數量,排水更高效,抓地實力當然更強!

看完以上4大絕招,相信你已經初步get到米其林冰馳3+馳行萬里不打滑的實力。但是在更換冬季胎的過程中,很多車主也會遇到像題主所描述的問題:

只換兩條冬季胎行不行?

答案是,不建議

更換兩條冬季胎會導致汽車四條輪胎摩擦係數和花紋磨損程度不同,更容易產生側滑等危險。

此外,冬季胎容易給人留下不耐磨的印象,年年換是一筆不小的開支,選擇只更換兩條冬季胎的車主往往是考慮到經濟因素。但是無論如何,安全都不能打折,這筆錢可以換個方式省下來。米其林輪胎的粉末融水科技,即使胎面磨耗,新的融水粉末會露出形成新的微孔,持續提供長達2-3個冬季的行車安全。

冬季行車,改變的是溫度和環境,不變的是每位車主對便捷、安全出行體驗的追求。米其林創新科技,只為營造更加安全、持久的駕駛環境。防滑有一「套」米其林冰馳3+,馳行萬里不打滑。

希望這個走心的回答能夠幫助題主更好地了解冬季胎。


專業的雪泥輪胎都有鑲釘設計,能極大的提高輪胎抓地性能,但同時對鋪裝路面也有一定的傷害性,主要在北歐等冰雪環境國家使用較多。


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