Aby na styku opony z nawierzchnią drogi wystąpiło tarcie, a w następstwie siła boczna F_B (rys. 1), konieczne jest wystąpienie tzw. znoszenia bocznego koła. Jego miarą jest kąt znoszenia bocznego koła α – patrz ilustracja 1.

Można również powiedzieć, że tor ruchu koła jest wypadkową dwóch ruchów: w płaszczyźnie symetrii koła i w kierunku prostopadłym do tej płaszczyzny.

Ilustracja 1. Kąt znoszenia bocznego koła α jest zawarty pomiędzy płaszczyzną symetrii koła a kierunkiem (chwilowym) ruchu koła, stycznym do toru ruchu koła. Siła boczna FB jest prostopadła do płaszczyzny koła.

Docisk koła do nawierzchni drogi siłą F_NK i tarcie na styku opony z nawierzchnią drogi powodują powstanie siły bocznej F_B (ilustracja 2). Jest ona prostopadła do płaszczyzny koła (ilustracja 1). Jej wartości obliczamy z wzoru:

w którym:

F_NK – siła nacisku koła na nawierzchnię drogi;

μ_B  – współczynnik tarcia bocznego opony o nawierzchnię drogi.

Jeśli koło porusza się po łuku i nie jest przyłożony do niego moment napędowy lub hamujący, to wartość współczynnika tarcia bocznego opony μ_B zależy tylko od kąta znoszenia bocznego koła α. Tę zależność przedstawia wykres na ilustracji 3. Z przebiegu linii wykresu wynikają następujące wnioski:

• dla zerowej wartości kąta znoszenia bocznego koła α, wartość współczynnika tarcia bocznego opony μ_B jest zerowa;
• jeśli rośnie wartość kąta znoszenia bocznego koła α, to niezależnie od rodzaju nawierzchni drogi, wartość współczynnika tarcia bocznego opony μ_B najpierw rośnie, potem osiąga wartość maksymalną, a następnie maleje;
• im większa jest „przyczepność” nawierzchni drogi, tym wyższe są maksymalne wartości współczynnika tarcia bocznego opony μ_B (linie A i B wykresu, w porównaniu z liniami C i D).

Ilustracja 3. Zależność współczynnika tarcia bocznego opony μ_B od kąta znoszenia bocznego koła a, dla następujących rodzajów nawierzchni: A – suchy, szorstki beton; B – suchy, gładki beton; C – droga pokryta śniegiem; D – szorstki lód.

Na środek ciężkości SC samochodu poruszającego się po łuku (rys. 4) działa przyspieszenie dośrodkowe a_D. Prawidłowe jest też stwierdzenie, że przyspieszenie dośrodkowe a_D powoduje zakrzywienie toru ruchu samochodu. Reakcją na występowanie przyspieszenia dośrodkowego a_D, jest działanie na samochód siły odśrodkowej F_OS. Jest ona zwrócona przeciwnie do przyspieszenia dośrodkowego a_D.

Aby pojazd jechał po łuku, siła odśrodkowa F_OS musi być równoważona przez sumę sił bocznych – od F_B1 do F_B4 (ilustracja 4), występujących na styku opon z nawierzchnią drogi. Każda z sił bocznych, jest prostopadła do płaszczyzny koła, na które działa.

Jeśli suma sił bocznych – od F_B1 do F_B4 nie jest w stanie zrównoważyć siły odśrodkowej F_OS, samochód zostaje wyrzucony w stronę zewnętrzną łuku, czyli w kierunku działania siły odśrodkowej. Przy ruchu samochodu po prostej, przyspieszenie dośrodkowe a_D ma wartość zerową – nie występuje.

Ilustracja 4. Samochód poruszający się po łuku. Oznaczenia na rysunku: a_D – przyspieszenie dośrodkowe; F_OS – siła odśrodkowa działająca na samochód; SC – środek ciężkości samochodu; F_B1, F_B2, F_B3 i F_B4 – siły boczne, powstające na styku opon z nawierzchnią drogi.

Siłę odśrodkową F_OS działającą na samochód (ilustracja 4) można podzielić na składowe. Ich ilość jest równa ilości kół samochodu. Aby samochód poruszał się po oczekiwanym łuku, każda składowa F_O (ilustracja 5) siły odśrodkowej F_OS (ilustracja 4), przynależna do określonego koła, musi być równoważona przez siłę boczną F_B (ilustracja 5).

Ten warunek będzie spełniony, jeśli kąt znoszenia bocznego koła osiągnie wartość α, przy której występująca wartość współczynnika tarcia bocznego opony µ_B umożliwi powstanie siły bocznej F_B równoważącej składową siły odśrodkowej F_O (ilustracja 5).

Ilustracja 5. Warunek ruchu samochodu po zamierzonym przez kierowcę torze ruchu (ilustracja 4). Siła boczna F_B działająca na styku opony z nawierzchnia drogi każdego z kół, musi równoważyć składową siły odśrodkowej F_O.

Jeśli wzrasta prędkość ruchu samochodu to rośnie wartość siły odśrodkowej F_OS (ilustracja 4). Rosną wówczas również wartości składowych sił odśrodkowych – np. od F_O1 do F_O3 (ilustracja 6). Aby zostały one zrównoważone, rosnąć muszą również wartości sił bocznych – od F_B1 do F_B3.

Jeśli koło jest dociskane do nawierzchni drogi stałą siłą F_NK, (ilustracja 2) lub rośnie ona tylko nieznacznie, to dla zrównoważenia rosnącej składowej siły odśrodkowej F_O konieczny jest wzrost wartości kąta znoszenia bocznego – od α₁ lub α₃ (ilustracja 6).

Ilustracja 6. Jeśli siła F_NK docisku koła do nawierzchni drogi (ilustracja 2) ma stałą wartość, lub zmienia się nieznacznie i rośnie składowa siły odśrodkowej działającej na koło pojazdu – od F_O1 do F_O3 (rys. od a do c), to wzrost siły bocznej, od wartości F_B1 do F_B3 niezbędny do zrównoważenia składowej siły odśrodkowej można uzyskać tylko przez wzrost wartości kąta znoszenia bocznego koła – od a₁ do wartości a₃.

Siła boczna F_B zrównoważy składową siły odśrodkowej F_O jeśli zostaną spełnione jednocześnie dwa warunki (ilustracja 3):

• wzrost wartości kąta znoszenia bocznego koła α będzie powodował wzrost wartości współczynnika tarcia bocznego opony μ_B;
• siła boczna F_B zrównoważy składową siły odśrodkowej F_O, przy wartości współczynnika tarcia bocznego opony μ_B równej lub mniejszej niż maksymalna.

Przykładowo – powyższe warunki są spełnione dla linii A wykresu na ilustracji 3, w zakresie wartości kąta znoszenia bocznego koła α, od 0 do 20^O.

Jeśli natomiast wartość składowej siły odśrodkowej F_O rośnie, ale mimo osiągnięcia przez współczynnik tarcia bocznego opony μ_B wartości maksymalnej, siła boczna F_B nadal nie równoważy składowej siły odśrodkowej F_O, wówczas kąt znoszenia bocznego koła α nadal rośnie.

Przykładowo – patrz linia A wykresu na rys. 3, stanie się tak, gdy wartość kąta znoszenia osiągnie wartość 20^O, a siły F_O i F_B nie zrównoważą się. Niezrównoważona składowa siły odśrodkowej F_O przemieszcza koło w kierunku „na zewnątrz” zakrętu.

Wszystkie siły działające na koło samochodu poruszającego się po łuku powodują odkształcenie opony (ilustracja 7).

Ilustracja 7. Wszystkie trzy siły: F_O – składowa siły odśrodkowej działającej na koło pojazdu, F_NK – siła nacisku koła do nawierzchni drogi; F_B – siła boczna, powodują odkształcenie opony.