縱向力(煞車或驅動力)與橫向力(轉向力)的合力不會超過合力圓(抓地力界限)
車輛輪胎的重要特性
人行走在路上、跑步或停止,必須依靠腳與地面間的摩擦力。同樣的,車輛能 在道路上進行加速、轉彎、 煞車等動作,靠的也是輪胎與地面的摩擦力,又稱輪胎 在路面上的抓地力(簡稱抓地力)。
抓地力 (F) 可說是影響車輛動態表現相當重要的關鍵,其大小由當時輪胎的垂直重量(N)與當時輪胎 - 地面間的磨擦係數(μ)決定,可以數學公式 F=μN 表示。
抓地力又依輪胎的滾動方向區分為提供前進、煞車所需的縱向力與提供轉彎與維持方向所需的橫向力;
而一部車在相同車重與路面條件下,它的抓地力大致是一定的,即為縱向力與橫向力的合力,如下圖。
縱向力(煞車或驅動力)與橫向力(轉向力)的合力不會超過合力圓(抓地力界限)
縱向力(煞車或驅動力)與橫向力(轉向力)的合力不會超過合力圓(抓地力界限)
抓地力探討延伸出兩項有關的輪胎及煞車特性,分述如下。
防禦駕駛心法 - 抓地力篇
由抓地力特性引出一個很重要的開車觀念,就是行駛入彎道 之前就應完成減速動作,不要進入彎道後才突然「煞車」。原因是彎道中,「煞車」會造成橫向抓地力降低,使車輛容 易產生側滑;
再加上相較於直路行駛,轉彎中的車輛原本就會 存有橫向抓地力,而縱向抓地力較不足,此時若再煞車,車輪 便容易鎖死。
簡單來說,在彎道中「煞車」容易造成車輛不穩定。
所以,駕駛人應切記在車輛入彎前,於直路時就先減速至安全車速,並以接近等速方式過彎,非不得已不要在彎道中煞車。
影響輪胎抓地力的因素
抓地力與 μ、N 有關,其中 N 是車輪當時動態的垂直重量;μ 則是指輪胎與地面的摩擦係數。以車輛煞車過程為例,因重量轉移, 所以前輪的垂直重量會變得較靜止時大,理論上,車輛載重增加時, 抓地力也會增加,不過實際上,通常車輛載重增加時,所需煞車距離也會增加。
會影響摩擦係數 μ 的因素,主要為以下:
輪胎材質與與設計:輪胎主要是由橡膠製成,各種橡膠材料的 配方或胎紋設計等都會影響 μ。
路面狀況:路面狀況影響 μ 甚鉅,例如一般乾燥柏油路面的 μ 約 0.9,濕滑柏油路面 μ 約 0.6,砂礫路 μ 約 0.3-0.4, 結冰的路面 μ 約 0.1。
輪胎材質與與設計:輪胎主要是由橡膠製成,各種橡膠材料的 配方或胎紋設計等都會影響 μ。
路面狀況:路面狀況影響 μ 甚鉅,例如一般乾燥柏油路面的 μ 約 0.9,濕滑柏油路面 μ 約 0.6,砂礫路 μ 約 0.3-0.4, 結冰的路面 μ 約 0.1。
當 μ 降低表示抓地力降低,煞車的距離也會拉長,因此開車 / 騎機車應時時注意路面狀況。
輪胎胎紋深度:雨天行駛時,若胎紋深度不足,因排水性能 降低,輪胎與路面間存有水膜的機率增加,發生水漂之機率也會增高。
輪胎胎紋深度:雨天行駛時,若胎紋深度不足,因排水性能 降低,輪胎與路面間存有水膜的機率增加,發生水漂之機率也會增高。
輪胎上都有胎紋磨耗指示標記 (TWI=Tread Wear Indicator),當胎紋到此標記時就應該要更換輪胎。
輪胎胎壓:胎壓過低,輪胎支撐力不足外觀呈扁平狀,造成跟 地面接觸面積變大,摩擦力與滾動阻力也變大,車子不僅比較耗油, 同時也增加高速行駛爆胎的風險;
輪胎胎壓:胎壓過低,輪胎支撐力不足外觀呈扁平狀,造成跟 地面接觸面積變大,摩擦力與滾動阻力也變大,車子不僅比較耗油, 同時也增加高速行駛爆胎的風險;
另外,因為胎壁支撐力不足, 過彎時的橫向穩定性則會變差。
至於胎壓過高時,胎面中央凸出,接觸面積小,溼地煞車時距離則可能變長。
因此,為了使輪胎抓地力維持在最佳狀態,應保持原廠規定適當的胎壓。
輪胎老舊:使用多年的舊胎可能因為橡膠老化變質,使得抓地力降低,並衍生爆胎風險。
一般小型車的煞車系統是液壓系統,利用液體不可壓縮的原理來 傳遞力量,並在輪胎端藉由摩擦方式,將動能轉變成熱能,達到減速目的。
輪胎老舊:使用多年的舊胎可能因為橡膠老化變質,使得抓地力降低,並衍生爆胎風險。
煞車系統特性
一般小型車的煞車系統是液壓系統,利用液體不可壓縮的原理來 傳遞力量,並在輪胎端藉由摩擦方式,將動能轉變成熱能,達到減速目的。
為了讓煞車系統能在行駛全程持續正常的運作,駕駛人也必須 有正確的觀念與操作方式。
以下特別提出一些需注意事項:
下長坡時善用引擎煞車:一般行駛狀況下,煞車系統可以藉由 外部空氣來散熱,但在下長坡路段,因煞車使用頻率較高,煞 車來令片可能會產生較高溫度,一旦過熱則會因為熱衰退影響 煞車效能。
下長坡時善用引擎煞車:一般行駛狀況下,煞車系統可以藉由 外部空氣來散熱,但在下長坡路段,因煞車使用頻率較高,煞 車來令片可能會產生較高溫度,一旦過熱則會因為熱衰退影響 煞車效能。
因此,下長坡時應使用適當低速檔,利用引擎煞車協助減速,以降低煞車系統的負擔,避免熱衰退或煞車失靈。
每一位用路人都應該要對車輛在緊急煞車時的行為特性有所 認知與瞭解,基本上車輛在緊急煞車過程中如果前輪鎖死,車輛將無法轉彎;
下長坡時使用低速檔位是指 3 檔? 2 檔或 1 檔?
提供一個參考作法:
當駕駛人因擔心下坡車速過快而必須將右腳長時間踏在煞車 踏板上,此時建議即應該再往更低排一檔,目的是寧願下坡不需時時踩煞車,而讓煞車來令片有降溫的時間。
定期更換煞車油:一般煞車油常見規格為 DOT3 或 DOT4,主要為煞車油沸點不同。
定期更換煞車油:一般煞車油常見規格為 DOT3 或 DOT4,主要為煞車油沸點不同。
DOT4 要求沸點在 230℃以上,但當煞車油的含水量達到約 3.5% 時,沸點會降至 155℃。
煞車油使用一段 時間後,含水量會增加而使沸點降低,容易使煞車油因熱產生氣泡,潛藏煞車失靈風險。
因此建議參考車主手冊定期更換。
了解自己車子的煞車操作特性:每一款車的煞車操作感覺均有所差異,例如踏板的高度、深度、踏力、煞車力的反應快慢等。
建議用車人找個空曠、安全無虞的地方來熟悉或模擬緊急狀況 下操作煞車時的作動回饋感,或是感受車輪鎖死現象,才能在 真正發生緊急狀況時從容以對,減少錯誤的發生。
尤其不管是機車或汽車,如果沒有 ABS (Anti-lock Braking System,防鎖死煞車系統 ),在遭遇危急情況時,很容易就發生過度操作 煞車而造成輪胎鎖死,是駕駛者必須留意的事。
了解 ABS 的功能與操作方式:一般而言,如果煞車踩得過重可能造成前輪鎖死 , 此時即使打了方向盤,車輛仍無法順利轉向 而會沿切線方向滑出(若四輪同時鎖死與此狀況類似);
了解 ABS 的功能與操作方式:一般而言,如果煞車踩得過重可能造成前輪鎖死 , 此時即使打了方向盤,車輛仍無法順利轉向 而會沿切線方向滑出(若四輪同時鎖死與此狀況類似);
若是後輪鎖死,車輛則會產生甩尾現象而導致失控。
ABS 主要功能 就是讓車輛在煞車過程中,車輪可保持轉動不鎖死,以維持車 輛的穩定與轉向功能。
目前 ABS 已被普遍搭載於車輛上,因此用車人應該對 ABS 有一定認識,包括 ABS 作動時,煞車踏板會稍有振動回饋,此為正常現象,勿因驚慌而鬆開踏板;
例如當遇到緊急狀況時,正確的操作方式是快速且大力踩下煞車踏板並持續踩著,再視需要轉動方向盤轉向或閃避,切記千萬不要用踩 - 放 - 踩 - 放方式踩踏板。
當然,較保險的作法還是建議 用車人能找個適當地點先熟悉 ABS 作動回饋感,才不會在事發當下因驚慌而採用錯誤的操作方式。
除了上述提及的幾個需要注意的情況之外,像是行經溼地、草地、砂礫路面或冰雪路面時也需特別注意,
因為這幾種路面的摩擦力都是比較低的,即使只是輕踩煞車,車輪也很容易鎖死或 ABS 作動。
因此降低車速,以及拉大車距預留足夠的煞停空間等,都是應採取的 防禦駕駛策略。
此外,由於煞車是重要保安系統,因此在設計上,即使熄火後通常仍有 2~3 次的煞車力輔助,可正常踩下煞車踏板。
但如果開車習慣不好,平常有踩 - 放 - 踩 - 放煞車的習慣,一旦引擎熄火,又連續踩放煞車,那接下來的煞車踏板就會變得很重 ( 亦即失去煞車輔助力而不容易踩下去 ),效能也會變差,幾乎可用煞車失靈來形容。
因此, 建議駕駛人平時開車時千萬不要養成踩 - 放 - 踩 - 放煞車的習慣 ( 與是否配備 ABS 無關)。
ABS 已是現代車輛的基本安全配備,大型車已有強制安裝 ABS 的法規要求,小型車雖無強制安裝,但幾乎所有新車型都已有 ABS 配備 ( 或選配 )。
如果座車無 ABS,一般常見的緊急煞車設計,應該是前輪先鎖死以維持車輛穩定性;
如果座車是後輪先鎖死,可能是車齡較老舊或車輛異常,建議應馬上進廠檢修。
防禦駕駛心法 - 輪胎鎖死篇
每一位用路人都應該要對車輛在緊急煞車時的行為特性有所 認知與瞭解,基本上車輛在緊急煞車過程中如果前輪鎖死,車輛將無法轉彎;
後輪鎖死,車輛則會有甩尾現象。
不僅小客車如此, 對於多軸的聯結車而言,不同軸先鎖死也會發生類似的狀況。
以半聯結車為例,當前軸鎖死時,就會失去轉向能力,無法閃避前方障礙;
當最後一軸先鎖死時,車尾會失去橫向抓地力,導致車 尾將往前甩;
若是拖車頭的後軸先鎖死時,則會造成拖車頭的尾部向前甩,尾車再向前擠壓,造成半聯結車「折頸」的現象。
以上無論哪一種輪胎鎖死,常見的情況還會因車輛失控而波及其他車輛,釀成更嚴重的事故,因此提醒用路人周遭遇有大型車輛時,更應隨時注意與其保持距離。
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