Peatükk 1: Rehvid

Rehvid on auto toimima saamisel kõige olulisem element. Need on ainus ühenduslüli auto ja maapinna vahel. See ühendus sõltub ainult hõõrdumisest teepinna ja rehvi kontaktpinna vahel, nii et vaatame lähemalt, kuidas hõõrdumine toimib.

1.1 Rajaautode rehvid

1.1.1 Hõõrdumine

Kahe pinna vahelist hõõrdumist väljendav valem on külgjõud = µ * kaal, kus µ on hõõrdetegur.
Kummist rehvi korral on µ kõike muud kui konstant; see sõltub temperatuurist, rõhust ja mis kõige olulisem, libisemise määrast. Seda väljendab järgnev graafik.
Graph: rubber friction
Horisontaalteljel on libisemismäär, 0% (ei libise, rehv lihtsalt veereb) kuni 100% (rehv seisab paigal ja auto liigub või vastupidi). Vertikaalteljel on hõõrdetegur. Graafiku vasakus osas on domineeriv rehvi sisemine libisemine, ingl. k. "tire squirm". See juhtub, kui rehv deformeerub ja kontaktpind liigub telje suhtes. Selle tõttu eksisteerivad nn. libisemisnurgad. Parempoolses osas domineerib libisemine kahe pinna vahel, rehv hakkab külgsuunas libisema. On märkimisväärne, et µ saavutab maksimumi, kui rehv natuke libiseb, tavaliselt 5% ja 15% vahel. Selle põhjustab kummi ja teepinna väga eriline vastastikune mõju.  
Tegelikult on graafiku imelik kuju tingitud mitmete asjaolude koosmõjust. Kaks põhilist protsessi on hüsterees ja haardumine.

Esimene komponent, haardumine, on nähtus, mille tekitab kummimolekulide välimiste aatomite kokkupuude pinna välimiste molekulidega. Kumm on polümeer, selle molekulaarne struktuur meenutab aatomite ketist koosnevat spagetti, pind on enamasti kristalne, mille aatomid on tihedamalt koos. Kui nende kahe pinna kiirused on erinevad, siis kummi aatomite ketid venivad. Mõned molekulaarsed sidemed katkevad, moodustuvad uued. See protsess kordub ühe pinna vedamisel üle teise. Ilmselgelt nõuab molekulaarsete sidemete katkestamine ja venitamine ning aatomite liigutamine energiat, seega ka jõudu. See ongi haardumisjõud. See saavutab maksimumi, kui kiiruste erinevus on kusagil 0.03 ja 0.06 meetri sekundis vahel.

Teine komponent, hüsterees, esineb, kuna kummi deformeeritakse. Kui rehvi karkassi moonutatakse, mõned osad surutakse kokku, teisi venitatakse. Et venitamine oleks võimalik, peavad aatomid liikuma üksteise kõrval ja nagu alati, on see protsess hõõrdumise tõttu pöördumatu. See hõõrdumine põhjustab rehvi soojenemist. Jällegi, see nõuab energiat ja seetõttu ka jõudu. See on hüstereesijõud, mis on väga sarnane haardumisjõule, ainult tema suurus on määratud kummi sisemise hõõrdumisega.

Kui kaal rehvil ja libisemismäär muutuvad, kahe komponendi proportsioon muutub. Kui rehv libiseb rohkem, domineerib hüstereesikomponent. Kui kummisegu on väga pehme ja pind on sile, on põhiliseks komponendiks haardumisjõud.

Kõik eelnev kehtib ainult kõvade pindade korral, nagu asfalt või väga kõva savi. Kui pind on pehme, on pinna deformatsioon see, mis põhjustab hõõrdejõu eksisteerimist: rehvimustri "piigid" kaevuvad pinda ja teevad sellesse vagusid. Sel juhul puudub graafikult langev osa; µ kasvab alati, kui kaal rehvil ja libisemismäär kasvavad. See on täiesti erinev mehhanism. See on ka põhjus, miks kõval rajal kurvi võttes, kui auto kaal liigub välimistele ratastele, auto pidamine väheneb, samas kui maastikuautol samas olukorras pidamine suureneb. Seega on rajaautole kasulik suur rullumisjäikus (põikstabilisaatorid) ja maastikuautole väiksem külgjäikus.

1.1.2 Hõõrdumisring

Nüüd, kui me teame, kuidas hõõrdumine töötab ja et see on harilikult maksimaalne, kui esineb väike libisemine, vaatame kuidas see mõjutab auto käitumist.
Juhul, kui rehvimuster on sümmeetriline, on hõõrdejõud sama kõigis suundades ja tal on ka maksimumväärtus, mis on samuti sama kõigis suundades. Seda võib kujutada hõõrdumisringina.
traction circle
Graafiku vertikaalne komponent väljendab kiirendust ja aeglustust, horisontaalne komponent väljendab pööramist vasakule ja paremale. Pidamise maksimaalset määra näitab ringi välisjoon ja ringi pindala näitab pidamise hulka.
Loomulikult on kiireim viis raja läbimiseks kasutada rehve nende piiri peal. Et pidurdada nii kiiresti kui võimalik, tuleb viia rehvid punkti C graafikul. Kui pidurdad liiga tugevasti ja ületad punkti C, hakkad libisema ja pidurdusteekond pikeneb. Võid ka kaotada kontrolli auto üle. Sama kehtib kiirendamisel: kui ületad punkti A, käivad rattad küll kiiresti ringi, kuid kiirendus on aeglasem. Samuti võib pidamise piiri ületada kurvis (punktid B ja must D), tulemuseks spinn.
Kuid kõige raskemad osad hinnata ei ole teljepunktid, need on osad telgede vahel. Punkt D (roheline) näiteks kujutab olukorda, kus auto pöörab paremale ja kiirendab. Pane tähele, et roheline D on ringi äärel, kuid auto ei kiirenda ega pööra maksimumjõuga, vaid kusagil seal vahepeal. Oletame, et auto kiirendab maksimaalselt (punkt A) ja sa pöörad natuke vasakule. graafikul tähendab see, et sa satud ounktist A vasakule, mis on ringist väljas, seega rehvid kaotavad kontakti ja auto ei pööra (esivedu) või teeb spinni (tagavedu). Teine huvitav fakt on see, et maksimaalse pööramisjõu saavutamiseks ei tohiks ratastele mõjuda mingit kiirendavat ega aeglustavat jõudu (puntid B ja must D). Ja vastupidi, maksimaalse kiirenduse või pidurduse saavutamiseks ei tohi rooli pöörata.

Pea meeles, et hõõrdumisringi raadius näitab maksimaalset hõõrdejõudu ja see on proportsionaalne (enamvähem, vaata eelmist paragrahvi) rehvi vertikaalse koormusega. Lühidalt: ringi läbimõõt suureneb, kui rehvile mõjub rohkem vertikaalset jõudu ja väheneb, kui rehvile mõjub vähem vertikaalset jõudu. Ringi isegi ei eksisteeri, kui rehvile ei mõju üldse vertikaalset jõudu. Tundub usutav, sest õhus rippuv rehv ei suuda vastu panna mingile külgsuunalisele jõule.

1.1.3 Libisemisnurgad

Võibolla oled mõelnud, mis täpselt juhtub, kui lähed hõõrdumisringist väljapoole ja kuidas auto reageerib. Libisemisnurgad annavad selle kirjeldamiseks selge meetodi.

Libisemisnurk on nurk suundade vahel, kuhu rehv näitab ja kuhu ta tegelikult liigub. Igal rehvil on oma libisemisnurk.

Rehvil, mis ei libise, on libisemisnurk null kraadi.

Järgmine pilt kujutab autot, mis läbib kurvi väikese kiirusega. Kõik neli libisemisnurka on nullid.

Oletades, et auto Ackermann'i efekt on õige ja taga kokkujooksu pole, võib auto pöörata ilma, et ükski ratas libiseks. Pane tähele, et kõik imaginaarsed (olgu, mitte nii väga imaginaarsed, kui ma need välja joonistasin) jooned läbi nelja telje lõikuvad ühes punktis. See on punkt, ümber mille auto pöörab, umbes nagu kurvi keskpunkt.
See on tüüpiline olukord, kui kiirus on väike ja kõigil neljal rattal on enamvähem sama kaal.

Kuid... õnnetuseks ei ole kõik alati nii, nagu sa seda tahaksid. Üks tavaline olukord on alajuhitavus. See juhtub, kui esimestel ratastel ei ole piisavalt kaalu ja nad hakkavad libisema, tekitades nii libisemisnurga.

Esirataste libisemisnurk on nurk siniste ja roheliste joonte vahel.
Auto ei pööra ümber selle punkti, mida sa ootaksid või tahaksid (punkt N, kus lõikuvad sinised jooned). Selle asemel pöörab ta ümber punkti U, kus lõikuvad rohelised jooned, mis tekitab oodatust suurema pöörderaadiuse. See on alajuhitavus: kui pöörderaadius on suurem, kui sa seda tahaksid.
ka vastupidine võib juhtuda: tagumistel ratastel võib olla ebapiisav kaal ja need hakkavad libisema. tavaliselt tekitab see olukorra, mida nimetatakse ülejuhitavuseks, pöörderaadius on väiksem kui sa seda ootaksid.

Siin on tagumised rattad hakanud libisema, tekitades libisemisnurgad auto tagasillal. Sisemine esiratas on samuti hakanud libisema. Seda sellepärast, et auto ei saa pöörata kahe erineva punkti ümber üheaegselt. Praegusel juhul pöörab auto ümber punkti O, samas kui juht tahaks, et ta keeraks ümber punkti N. Kui auto pöörab, siis libisemisnurki näitavad jooned lõikuvad alati selles punktis, mille ümber auto pöörab. Kui nad ei lõiku, siis kõige väiksema kaaluga rehvile (antud juhul esimene sisemine)  tekib libisemisnurk.
Punkt O , ümber mille auto pöörab, on nüüd palju lähemal autole ja eespool. Auto pöörab väga järsult, palju teravamalt ja varem, kui oodatud.
Tavfaline üle- ja alajuhitavus on väga tavalised olukorrad, kuid tegelikus elus voib juhtuda palju imelikumaid asju.
Näiteks: sa võid kurvi läbida jõulibisemises.

Kuigi esirattad on pööratud vasakule, pöörab auto paremale (vastupööramine). Tagumised rattad libisevad väga suure nurga all. Pole vaja mainida, et see nõuab tõsist juhtimisoskust.

1.2 Maastikurehvid

Maastikurehvid töötavad sileda raja rehvidest oluliselt erinevalt. Neil on enamasti mingisugune muster, mille elemendid kaevuvad pinnasesse või hulk väikesi nupukesi, mis kraabivad pealmist pinnasekihti. See on täiesti erinev ülalkirjeldatud hõõrdumismudelist, mis koosnes siledast, kõvast pinnast ja ühtlasest rehvi kontaktpinnast.
Maastikurehvide pidamine on enamasti komplitseeritum, karakteristikud on keerulisema kujuga, on rohkem pinnasetüüpe, rohkem üleminekuid ja rohkem muutujaid.

1.2.1 Muster

Nuppude/plokkide suurus

Rusikareegel ütleb: "Mida pehmem pinnas, seda suuremaid nuppusid on vaja". Pikad nupud töötavad (pehme) pinnase sisse tungides, lühikesed nupud töötavad üldiselt pealmist pinnasekihti kraapides.
Pea meeles, et pikad nupud ja väga pehmed segud ei ole väga hea kombinatsioon, nupud lihtsalt painduvad, selle asemel et pinnasesse tungida.

Nuppude/plokkide tihedus

Kindla rehvilaiuse jaoks on nuppude tihedus pöördvõrdeline iga nupu poolt toetatud kaaluga. Enamasti on mingi optimum, kus rehv toimib kõige paremini. Näiteks: kui mingi rehv toimib väga hästi, kui ta on raskelt koormatud, kuid ei tundu õige, kui ta ei ole koormatud, on muster tõenäoliselt liiga tihe. See võib juhtuda väga tolmustes või pehmetes tingimustes.
Kleepuva muda rehvidel on enamasti väga väike mustritihedus, kuna liiga palju nuppusid põhjustab liigset takistust võrreldes tekitatava pidamisega, mis aeglustab autot.

Nupud või plokid

Ümmargused nupud annavad pidamist, mis tundub sama igas suunas, see tundub ühtlane ja mõnevõrra lihtsam libistada. Väga kasulik rasketel, kehva pidamisega, konarlikel radadel.
Kandilised plokid tunduvad "nurgelisemad", nad võivad jätta mulje natuke paremast pidamisest, eriti tasasel, kõval pinnal. Nende poolt genereeritav pikisuunaline pidamine tundub samuti meeldivam.

Keskmine mustririba

Mõnedel rehvidel on keskel suurem muster, tihti X, I või T kujuline. Kõigil juhtudel suurendab see pikisuunalist pidamist dramaatiliselt.
4WD autodel võibrohkem pikisuunalist pidamist tähendada ka rohkem pööramist.

1.2.2 Kummisegu

"Mida pehmem pinnas, seda kõvem segu ja vastupidi."
Mõned sünteetilised pinnad, nagu vaip või poleeritud puitpõrand nõuavad spetsiaalseid segusid, nagu Schumacher Yellow ja Medial Pro Indoor segud.

Kõvad segud

Nt.. Losi Gold, ProLine XTR, Schumacher Blue & Green.
Need toimivad hästi väga pehmetel pindadel, nagu muda, niiske, lahtine muld ja värske muru. Idee on selles, et rehv ei liigu, kuid liigub pinnas.
Kõvad segud ei ole tundlikud sisude muutustele.

Keskmised segud

Nt. Losi Silver, ProLine M2, Schumacher Silver.
Need segud toimivad hästi enamusel mullasarnastel pindadel. Need on parim valik, kui rada on väga tolmune või hakkab lagunema.

Pehmed segud

Nt. Losi Red, ProLine M3, Schumacher Pink.
Pehmed segud toimivad hästi nn. blue-groove tingimustes, kui rajal on piisavalt kummiosakesi, mis muudavad raja tumehalliks või mustaks. Need toimivad hästi ka väga kõvadel pindadel, kus rehvi segu on olulisem kui muster.

1.2.3 Karkassi kuju

Ümar karkass

Neil rehvidel on ümar kontaktpind, seega nad ei ole tundlikud külgkaldemuutustele. Need on suurepärased konarlikul või auklikul rajal; nad annavad ühtlase pidamise ja ei "haagi" vagudes, põhjustades ümberminekut. Puuduseks on see, et nad ei genereeri nii palju pikisuunalist pidamist.

Lame karkass

Neil rehvidel on lame või peaaegu lame kontaktpind. Nad annavad suurepärase pikisuunalise pidamise ja kui külgkalle on õige, ka suurepärase kurvipidamise, kuid ainult siledatel pindadel. Konarlikel lõikudel tunduvad nad ebaühtlased ja võivad põhjustada auto ümberminekut.

1.2.4 Velje suurus

Suurem läbimõõt

Kui kasutad pisut suuremat läbimõõtu, näiteks 2.0-tollist rehvi 2.2-tollisel veljel, venitad rehvi külgseina pisut välja, muutes selle jäigemaks ja lamedamaks. Kui sellega üle pingutad, läheb rehvi karkass vormist välja ja pidamine on väga kehv. Kuid õieti tehtuna võib see panna rehvi tunduma natuke paremini reageerivana ja maas istuvana, kuigi võibolla mitte nii heana konarustel.

Laiemad veljed

Pisut laiemate velgede kasutamine tundub olevat moes, tõenäoliselt sellepärast, et see sobib väga hästi pehme seguga rehvidele. Pisut laiema velje kasutamine venitab karkassi, tehes selle madalamaks, laiemaks ja jäigemaks. See muudeb rehvi tunnetuse vahetumaks ja pisut paremaks tasastel radadel.

1.2.5 Vahtkummist sisud

Kõik rehvid, välja arvatud võibolla kõva seguga rehvid, vajavad sisusid, et karkass hoiaks oma vormi. Mida pehmem karkass, seda tihedam peab olema sisu materjal. On hea, kui sisu kuju sobib rehvi karkassi kujuga, seega tihti vajab sisu mõningast trimmimist servades. Samuti, kui kasutad laiemaid velgi, võib sul olla vaja laiemat sisu.
Rehvidega kaasatulev sisu on harilikult parim valik, võid kasutada natuke pehmemat konarlikule rajale ja natuke jäigemat tasasele rajale, kuid sama efekti võid saavutada standardsisu erinevalt trimmides. Kui muutused on suhteliselt väikesed, on suurema sisu kasutamise efekt sarnane tihedama (jäigema) sisuga.