326 / 457
Механики XXI веку. № 15 2016 г.
326
изменением крутящего момента двигателя, изменением угла поворота управляемых колес, изменени-
ем степени демпфирования амортизаторов.
На рис. 1 представлена схема, иллюстрирующая изложенное выше, т.е. взаимосвязь между
элементами и эксплуатационными свойствами автомобиля, влияющих на активную безопасность ав-
томобиля.
Рис. 1. Схема влияния элементов и свойств автомобиля на активную безопасность
Отдельно следует отметить, что шины, осуществляя связь автомобиля с дорогой, являются
центральным элементом при реализации автомобилем всех заложенных потенциальных свойств его
составляющих: двигателя, трансмиссии, тормозного и рулевого управления. Отсюда и требования к
шинам: хорошая несущая способность, надежная передача тормозных и тяговых сил, прочность и
другие. Отметим, что зачастую к шинам предъявляются одновременно противоречивые требования,
например, обеспечение хорошего сцепления на сухом и мокром покрытии. В первом случае требова-
ние реализуется ровным протектором (без канавок), во втором случае – обязательно наличие водоот-
водящих канавок. Однако отсутствие канавок ухудшает работу шины на мокром покрытии и, наобо-
рот, наличие канавок уменьшает пятно контакта колеса с дорогой, ухудшая сцепные качества на су-
хом покрытии. Еще один пример – для гашения неровностей дороги шина должна быть эластична, в
то же время, реализуя требования снижения расхода топлива, коэффициент сопротивления качению
нужно уменьшать, что влечет за собой повышение жесткости шины. Решение описанных проблем
производителями шин ведется по пути поиска разумного компромисса между противоречащими тре-
бованиями.
Для исследования эксплуатационных свойств автомобиля, влияющих на активную безопас-
ность, используются математические модели с разной степенью точности описывающих движение
автомобиля. Одной из главных задач, которые решаются при составлении модели автомобиля, как раз
и является способ описания взаимодействия шины и дороги.
Активная безопасность автомобиля направлена на предотвращение ДТП. Поэтому само ДТП,
при его изучении, является источником информации для анализа работ систем активной безопасно-
сти до ДТП, а также функционировании элементов автомобиля, влияющих на эксплуатационные
свойства, от которых зависит активная безопасность. В числе прочего, исследование ДТП ведется и
путем моделирования с применением различных программ, в которых для описания взаимодействия
шины с дорогой используются те или иные модели. Например, в программном обеспечении
«VCRware» [7] используется уравнение для продольной (Fx) и поперечной (Fy) сил в случае одно-
временного действия боковой и тормозной сил [8]:
(1)
(2)
где α – угол бокового увода; s – коэффициент проскальзывания в пятне контакта; С
α
– коэффициент
сопротивления уводу; С
s
– коэффициент продольной жесткости шины.
При одновременном построении графиков по формулам (1) и (2) получают эллипс сил, дейст-
вующих на шину (рис. 2).
С учетом того, что силы (продольная и поперечная) взаимно влияют друг на друга, их можно
представлять в виде поверхностей, например, на рис. 3 показана трехмерная поверхность, характери-
зующая зависимость продольной силы от параметров s и α.