大概在10年以前,当时的汽车轮胎普遍比较小,即使是雅阁和凯美瑞这样的B级车,也经常在使用215mm、16英寸这种又小又厚的轮胎。当时,只有高端的豪华车、或者是跑车,才会使用扁平比很低、轮圈尺寸很大的薄胎。但如果大家一直关注新车的轮胎配置就会发现,最近几年的家用车轮胎也逐渐“跑车化”了,不仅轮圈尺寸开始动辄高达20甚至21英寸,扁平比也越来越小,我们甚至可以在一台十几万的家用SUV上,看到255/40 R21这种夸张的规格。那么为什么越来越多的车都开始用薄胎?真的只是因为好看吗?
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虽然每个汽车品牌都有自己的设计风格,各家的新车造型在细节上都有一些差异,但是能让大部分人都觉得好看的车基本都有共同之处,比如协调的比例。这就像人的体型一样,五官、头颈、四肢、上下肢都有一个比较理想的比例,如果某一个部位的比例不理想,就会影响到这个人的颜值。
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在汽车外观设计中,车轮尺寸是外观比例中非常重要的参考单位。一些厂商经常用它的尺寸来衡量车长和车高,然后得出一个比较符合大众审美的比例值。其中,最简单的参照方式就是车长和车高与车轮之间的比例。
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如果车轮的大小、车身比例都接近理想水平,但轮胎厚、轮圈小时,整车的外观气质就会差那么一点意思。比如像上图中的保时捷Taycan,尽管它拥有行业公认的完美车身比例,但配上55扁平比的厚轮胎时,外形整体看上去并不是特别高级、优雅。而一旦换上35扁平比的薄轮胎后,Taycan的外形高级感瞬间就回来了。不难看出,较薄的轮胎搭配大轮圈,的确提高了一辆车的颜值上限。
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从逻辑上看,好看、键盘值高这两个优点已经足以说服所有汽车厂商在新车上使用更薄、更扁平的轮胎,但其实这并非是推动汽车轮胎扁平化的必要因素,毕竟目前还有很多用户十分注重舒适和实用性,厚轮胎依旧有市场。因此只有当厚轮胎已经无法满足新车的性能设计要求时,汽车厂商才会一致选择薄轮胎。那么更薄、更扁平的轮胎又给如今的新车带来了哪些性能上的提升呢?
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众所周知,轮胎的好坏决定了一辆车的加速和刹车性能,不过,大家在了解轮胎性能时主要关注的还是配方、花纹等设计,几乎没有人注意到轮胎的厚度,也就是扁平比对转弯性能带来的影响。简单来说,汽车在转弯过程中,因为车辆自重较大,并且弯道行驶速度快,所以车辆在弯道中会产生很大的离心力。此时,如果没有足够的向心力来抵抗离心力,车辆必然会滑出弯道,快速过弯这个要求也就无法实现了。
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而作为整个车与路面唯一接触的部位,车辆在弯道中所需的向心力也全部是由轮胎产生的。但需要说明的是,四个轮胎产生的转弯侧向力汇集到车身上才叫向心力,因此轮胎产生的侧向力越大,车辆在弯道行驶的极限也就越高。要想增加轮胎产生的侧向力,就得改变轮胎的扁平比。
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一般来说,轮胎的扁平比越小,也就是胎侧看着比较薄,那就意味着转弯时胎壁的变形幅度减小。在轮胎设计中,形容轮胎侧向变形的指标叫做侧向刚度,这个参数越高说明轮胎产生的侧向力越大,车辆的过弯极限因此提高。另外需要补充的是,一般扁平比较小的薄轮胎,它的胎面也会比厚轮胎宽一些,更大的轮胎宽度会提高胎面的抗变形能力,这点也使得轮胎的侧向力增加。
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由于扁平比小的轮胎可以提高车辆的弯道极限速度,所以越是性能优异的跑车越喜欢用薄轮胎,比如保时捷911 Carrera T的前胎就是245/35 R20规格,算下来胎侧的高度只有85.75mm,而价格便宜得多的斯巴鲁BRZ,也采用了215/40 R18规格的轮胎,算下来胎侧的高度也只有86mm,同样非常薄。
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如果你是一个对驾驶比较敏感的人,或者是开过各种各样的车,就会发现不同车之间的操控性能会有一定的区别。比如有的车只要一打方向盘,车身马上就会扭起来;而有些车在转动方向盘后,车身的动作并不是那么及时,这就是转向迟滞。
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转向迟滞牵扯到很多领域,比如车身、悬架、转向、以及轮胎。所以对于车企来说,要想提升车辆的转向响应,轮胎也是必要条件之一。简单来说,当驾驶者转动方向盘时,转向拉杆带动轮圈,将这股转向力传递给轮胎。而由于轮胎是软性橡胶材质,具备变形能力,所以在轮胎受力时,并不会立即产生行驶方向的变化,而是先由轮胎橡胶吸收一部分的转向力,然后再改变车辆的行驶方向。而轮胎的变形幅度越大,那么它产生转弯侧向力的时间也就越长,最终就表现为转向响应变慢。
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所以如果能减少轮胎变形的幅度,就能让车轮更早地产生转弯侧向力,提升转向响应。而低扁平比的轮胎,天生就具有更好的侧向刚度,轮胎变形的幅度也更小,有助于提升车辆的转向响应。
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过去普通家用汽车的极速大多不会超过200km/h,而大马力的豪华车或者跑车,则普遍可以做到250km/h甚至是300km/h以上。更高的极速不仅对发动机、变速箱、底盘提出了更高的要求,对轮胎来说也是一个不小的挑战。
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制约轮胎极速性能的因素有两个,首先是轮胎在高速行驶时产生的驻波现象。简单来说,轮胎在旋转时本身就是一个不断变形、复原的过程,但当轮胎达到一定的旋转速度时,轮胎还没来得及复原,就得面临再次变形。速度越高,这种无法复原的变形就越夸张,最终会导致轮胎解体。而轮胎的驻波现象跟扁平比有关,随着轮胎扁平比降低,轮胎产生驻波现象的速度会提高,因此车辆可以在更高的极速下安全行驶。
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另一个制约因素就是耐久性,大家都知道汽车跑高速时轮胎温度提升很快,如果轮胎一直维持过高的温度运行就会降低寿命。虽然解决高温问题的方法有很多,但降低轮胎扁平比是最直接的,这是因为轮胎变薄之后,胎壁的变形发热量自然而然地减少了。
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如果大家在买轮胎时留意过速度级别就会发现,一般扁平比为60的轮胎,它的速度级别基本为V,也就是最高速度为240km/h;扁平比降到55的轮胎则能做到W级,最高速度为270km/h;Y级、极速300km/h的轮胎,基本都是45、40的扁平比。可以看出,薄胎和极速是互相成就的关系,正因为使用了薄胎,车辆才能做到很高的极速;反过来说,也正是因为车辆要实现更高的极速,才会使用薄胎。
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就像前面提到的,过去使用薄胎的车辆一般都是豪华车或性能车,这些车不仅加速快、极速快,而且普遍比较重,对于车辆的刹车系统有很高的负载。而刹车卡钳和刹车盘都安装在轮圈内,为了承载更大的刹车盘和卡钳,就必须使用直径更大的轮圈。但与此同时,车轮的外径又不能无限制增加,所以就必须搭配更薄的轮胎了。
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说了这么多薄胎的优点,大家应该能明白为什么如今的新能源家用车也越来越喜欢用薄胎了。因为这些新能源车马力大、重量大,对于轮胎的抓地力和刹车系统负担都很高,如果不匹配更宽的轮胎和更大的轮圈,自然无法满足车辆的操控和安全需求。所以车辆的设计是一个系统性的工程,牵一发而动全身,我们看待问题也要从全局的角度出发。
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不过,薄胎的短板也是非常明显的,价格贵、舒适性差、易鼓包等等,但为了满足车辆的基本性能需求,现在大家也不得不接受越来越多的新能源车用薄胎了......
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