大概在10年以前,當時的汽車輪胎普遍比較小,即使是雅閣和凱美瑞這樣的B級車,也經常在使用215mm、16英寸這種又小又厚的輪胎。當時,只有高端的豪華車、或者是跑車,才會使用扁平比很低、輪圈尺寸很大的薄胎。但如果大家一直關註新車的輪胎配置就會發現,最近幾年的家用車輪胎也逐漸「跑車化」了,不僅輪圈尺寸開始動輒高達20甚至21英寸,扁平比也越來越小,我們甚至可以在一台十幾萬的家用SUV上,看到255/40 R21這種誇張的規格。那麽為什麽越來越多的車都開始用薄胎?真的只是因為好看嗎?
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雖然每個汽車品牌都有自己的設計風格,各家的新車造型在細節上都有一些差異,但是能讓大部份人都覺得好看的車基本都有共同之處,比如協調的比例。這就像人的體型一樣,五官、頭頸、四肢、上下肢都有一個比較理想的比例,如果某一個部位的比例不理想,就會影響到這個人的顏值。
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在汽車外觀設計中,車輪尺寸是外觀比例中非常重要的參考單位。一些廠商經常用它的尺寸來衡量車長和車高,然後得出一個比較符合大眾審美的比例值。其中,最簡單的參照方式就是車長和車高與車輪之間的比例。
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如果車輪的大小、車身比例都接近理想水平,但輪胎厚、輪圈小時,整車的外觀氣質就會差那麽一點意思。比如像上圖中的保時捷Taycan,盡管它擁有行業公認的完美車身比例,但配上55扁平比的厚輪胎時,外形整體看上去並不是特別高級、優雅。而一旦換上35扁平比的薄輪胎後,Taycan的外形高級感瞬間就回來了。不難看出,較薄的輪胎搭配大輪圈,的確提高了一輛車的顏值上限。
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從邏輯上看,好看、鍵盤值高這兩個優點已經足以說服所有汽車廠商在新車上使用更薄、更扁平的輪胎,但其實這並非是推動汽車輪胎扁平化的必要因素,畢竟目前還有很多使用者十分註重舒適和實用性,厚輪胎依舊有市場。因此只有當厚輪胎已經無法滿足新車的效能設計要求時,汽車廠商才會一致選擇薄輪胎。那麽更薄、更扁平的輪胎又給如今的新車帶來了哪些效能上的提升呢?
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眾所周知,輪胎的好壞決定了一輛車的加速和剎車效能,不過,大家在了解輪胎效能時主要關註的還是配方、花紋等設計,幾乎沒有人註意到輪胎的厚度,也就是扁平比對轉彎效能帶來的影響。簡單來說,汽車在轉彎過程中,因為車輛自重較大,並且彎道行駛速度快,所以車輛在彎道中會產生很大的離心力。此時,如果沒有足夠的向心力來抵抗離心力,車輛必然會滑出彎道,快速過彎這個要求也就無法實作了。
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而作為整個車與路面唯一接觸的部位,車輛在彎道中所需的向心力也全部是由輪胎產生的。但需要說明的是,四個輪胎產生的 轉彎側向力 匯集到車身上才叫 向心力 ,因此輪胎產生的側向力越大,車輛在彎道行駛的極限也就越高。要想增加輪胎產生的側向力,就得改變輪胎的扁平比。
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一般來說,輪胎的扁平比越小,也就是胎側看著比較薄,那就意味著轉彎時胎壁的變形振幅減小。在輪胎設計中,形容輪胎側向變形的指標叫做 側向剛度 ,這個參數越高說明輪胎產生的側向力越大,車輛的過彎極限因此提高。另外需要補充的是,一般扁平比較小的薄輪胎,它的胎面也會比厚輪胎寬一些,更大的輪胎寬度會提高胎面的抗變形能力,這點也使得輪胎的側向力增加。
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由於扁平比小的輪胎可以提高車輛的彎道極限速度,所以越是效能優異的跑車越喜歡用薄輪胎,比如保時捷911 Carrera T的前胎就是245/35 R20規格,算下來胎側的高度只有85.75mm,而價格便宜得多的斯巴魯BRZ,也采用了215/40 R18規格的輪胎,算下來胎側的高度也只有86mm,同樣非常薄。
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如果你是一個對駕駛比較敏感的人,或者是開過各種各樣的車,就會發現不同車之間的操控效能會有一定的區別。比如有的車只要一打方向盤,車身馬上就會扭起來;而有些車在轉動方向盤後,車身的動作並不是那麽及時,這就是轉向遲滯。
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轉向遲滯牽扯到很多領域,比如車身、懸架、轉向、以及輪胎。所以對於車企來說,要想提升車輛的轉向響應,輪胎也是必要條件之一。簡單來說,當駕駛者轉動方向盤時,轉向拉桿帶動輪圈,將這股轉向力傳遞給輪胎。而由於輪胎是軟性橡膠材質,具備變形能力,所以在輪胎受力時,並不會立即產生行駛方向的變化,而是先由輪胎橡膠吸收一部份的轉向力,然後再改變車輛的行駛方向。而輪胎的變形振幅越大,那麽它產生轉彎側向力的時間也就越長,最終就表現為轉向響應變慢。
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所以如果能減少輪胎變形的振幅,就能讓車輪更早地產生轉彎側向力,提升轉向響應。而低扁平比的輪胎,天生就具有更好的側向剛度,輪胎變形的振幅也更小,有助於提升車輛的轉向響應。
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過去普通家用汽車的極速大多不會超過200km/h,而大馬力的豪華車或者跑車,則普遍可以做到250km/h甚至是300km/h以上。更高的極速不僅對發動機、變速箱、底盤提出了更高的要求,對輪胎來說也是一個不小的挑戰。
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制約輪胎極速效能的因素有兩個,首先是輪胎在高速行駛時產生的駐波現象。簡單來說,輪胎在旋轉時本身就是一個不斷變形、復原的過程,但當輪胎達到一定的旋轉速度時,輪胎還沒來得及復原,就得面臨再次變形。速度越高,這種無法復原的變形就越誇張,最終會導致輪胎解體。而輪胎的駐波現象跟扁平比有關,隨著輪胎扁平比降低,輪胎產生駐波現象的速度會提高,因此車輛可以在更高的極速下安全行駛。
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另一個制約因素就是耐久性,大家都知道汽車跑高速時輪胎溫度提升很快,如果輪胎一直維持過高的溫度執行就會降低壽命。雖然解決高溫問題的方法有很多,但降低輪胎扁平比是最直接的,這是因為輪胎變薄之後,胎壁的變形發熱量自然而然地減少了。
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如果大家在買輪胎時留意過速度級別就會發現,一般扁平比為60的輪胎,它的速度級別基本為V,也就是最高速度為240km/h;扁平比降到55的輪胎則能做到W級,最高速度為270km/h;Y級、極速300km/h的輪胎,基本都是45、40的扁平比。可以看出,薄胎和極速是互相成就的關系,正因為使用了薄胎,車輛才能做到很高的極速;反過來說,也正是因為車輛要實作更高的極速,才會使用薄胎。
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就像前面提到的,過去使用薄胎的車輛一般都是豪華車或效能車,這些車不僅加速快、極速快,而且普遍比較重,對於車輛的剎車系統有很高的負載。而剎車卡鉗和剎車盤都安裝在輪圈內,為了承載更大的剎車盤和卡鉗,就必須使用直徑更大的輪圈。但與此同時,車輪的外徑又不能無限制增加,所以就必須搭配更薄的輪胎了。
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說了這麽多薄胎的優點,大家應該能明白為什麽如今的新能源家用車也越來越喜歡用薄胎了。因為這些新能源車馬力大、重量大,對於輪胎的抓地力和剎車系統負擔都很高,如果不匹配更寬的輪胎和更大的輪圈,自然無法滿足車輛的操控和安全需求。所以車輛的設計是一個系統性的工程,牽一發而動全身,我們看待問題也要從全域的角度出發。
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不過,薄胎的短板也是非常明顯的,價格貴、舒適性差、易鼓包等等,但為了滿足車輛的基本效能需求,現在大家也不得不接受越來越多的新能源車用薄胎了......