曲賓建，黃義鋼，王 君

（青島雙星輪胎工業(yè)有限公司，山東 青島 266400）

隨著全球汽車行業(yè)對(duì)低能耗、低排放和高安全性的迫切需求，輪胎行業(yè)也面臨相同的考驗(yàn)。因此低滾動(dòng)阻力、抗?jié)窕偷驮肼暤妮喬ギa(chǎn)品成為全球輪胎企業(yè)的研發(fā)設(shè)計(jì)方向。經(jīng)過對(duì)國(guó)內(nèi)外輪胎市場(chǎng)的16個(gè)廠家29款產(chǎn)品的調(diào)查發(fā)現(xiàn):以HP夏季205/55R16輪胎為例，滾動(dòng)阻力和抗?jié)窕燃?jí)分別達(dá)到歐盟標(biāo)簽法的C級(jí)和A級(jí)的比例僅為22.2%，其中國(guó)內(nèi)廠家僅占7%；通過噪聲也僅有法國(guó)某M品牌和美國(guó)某G品牌的部分產(chǎn)品達(dá)到一級(jí)水平。

輪胎滾動(dòng)阻力受輪胎的材料特性、結(jié)構(gòu)、質(zhì)量和使用條件等諸多因素影響，其中某些因素之間還相互關(guān)聯(lián)。單純降低輪胎滾動(dòng)阻力并不難，但通常會(huì)同時(shí)犧牲輪胎的某些性能，特別是抗?jié)窕阅躘1-2]。在此市場(chǎng)背景下，我公司成功研發(fā)出205/55R16低滾動(dòng)阻力、抗?jié)窕?、低噪聲輪胎并上市?，F(xiàn)將該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)情況介紹如下。

1 技術(shù)要求

此款產(chǎn)品的市場(chǎng)定位為歐洲市場(chǎng)，因此本設(shè)計(jì)參照《歐洲輪胎輪輞技術(shù)組織標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)（ETRTO）2016》，確定其主要技術(shù)參數(shù)為:規(guī)格205/55R16，充氣外直徑（D′） 632 mm，充氣斷面寬（B′） 214 mm，標(biāo)準(zhǔn)輪輞 6.5J，負(fù)荷指數(shù)91，速度等級(jí) V。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

參照ETRTO標(biāo)準(zhǔn)及公司的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)D取630 mm，B取212 mm，以保證最終產(chǎn)品符合設(shè)計(jì)要求。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高（h）

由于本設(shè)計(jì)方向?yàn)榈蜐L動(dòng)阻力和抗?jié)窕?，因此b取170 mm，以保證具有優(yōu)異的濕地抓著性能；h取7.5 mm，以保證獲得更低的滾動(dòng)阻力。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

輪胎與輪輞之間的匹配很重要，如果太緊，會(huì)造成裝配困難；如果太松，則會(huì)造成行駛時(shí)輪胎與輪輞的滑移量過大。因此為了保證輪胎與輪輞的最優(yōu)匹配，本設(shè)計(jì)d取404.2 mm，C取185.4 mm。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

本設(shè)計(jì)采用有限元仿真軟件對(duì)斷面水平軸位置進(jìn)行預(yù)測(cè)，既要保證低滾動(dòng)阻力，又要滿足產(chǎn)品在行駛過程中不出現(xiàn)胎肩脫層和胎側(cè)鼓包等問題。綜合考慮，本設(shè)計(jì)H1/H2取0.91。

輪胎斷面輪廓如圖1所示。

圖1 輪胎斷面輪廓示意

2.5 胎面花紋

（1）采用非對(duì)稱花紋設(shè)計(jì)，以保證輪胎內(nèi)側(cè)的排水性能和外側(cè)的抓著性能。

（2）采用溝槽處倒角設(shè)計(jì)，增大輪胎與路面的接觸面積，提高剎車性能。

（3）采用最優(yōu)化的花紋節(jié)距寬度、數(shù)量及排列設(shè)計(jì)，降低噪聲，以提供安靜的駕乘環(huán)境。

胎面花紋展開如圖2所示。

圖2 胎面花紋展開示意

3 施工設(shè)計(jì)

3.1 胎面

（1）胎面采用溶聚丁苯橡膠（SSBR）并用高分散性白炭黑，其中SSBR為分子鏈末端官能化改性產(chǎn)品，極大地提高了其與白炭黑的結(jié)合能力，且不同微觀結(jié)構(gòu)的SSBR可賦予輪胎低滾動(dòng)阻力和優(yōu)異的抗?jié)窕阅?，加之高填充白炭黑?duì)低滾動(dòng)阻力和抗?jié)窕阅艿呢暙I(xiàn)，使輪胎具有經(jīng)濟(jì)環(huán)保特性和行駛安全性[3-5]。

（2）配方中所采用的原材料均為環(huán)保材料，SSBR中充油及環(huán)保操作油均滿足苯并（a）芘含量小于1 mg·kg-1、8種多環(huán)芳烴（PAHs）總含量小于10 mg·kg-1的規(guī)定，無添加分解或參與反應(yīng)后產(chǎn)生仲胺的硫化促進(jìn)劑和硫載體等助劑以及防老劑A和D等萘胺類致癌性助劑。成品中鉛、汞及六價(jià)鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0.001，鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0.000 1，不同部位取樣PAHs產(chǎn)生的Hbay質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0.003 5。

胎面采用平直設(shè)計(jì)，并設(shè)計(jì)有導(dǎo)電膠。厚度設(shè)計(jì)為中厚 6.5 mm，肩厚 7.2 mm，以確保滾動(dòng)阻力性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2 帶束層

帶束層采用超高強(qiáng)度鋼絲簾線，單絲直徑為0.3 mm，設(shè)計(jì)角度為29°，以滿足其優(yōu)異的操縱性和安全性。

3.3 成型

采用VMI一次法成型機(jī)，冠包側(cè)成型方式，以確保其優(yōu)異的均勻性和動(dòng)平衡性能。

3.4 硫化

采用低溫硫化方式，以降低輪胎滾動(dòng)阻力。

4 成品性能

4.1 外緣尺寸

輪胎的外緣尺寸按照GB/T 521—2012進(jìn)行測(cè)量，D′和B′分別為637和209 mm，滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 強(qiáng)度性能

輪胎的強(qiáng)度性能按照GB/T 4502—2016進(jìn)行測(cè)試，破壞能為508.8 J，滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.3 脫圈阻力

輪胎的脫圈阻力按照GB/T 4502—2016進(jìn)行測(cè)試，脫圈阻力為11 256 N，滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.4 耐久性能

輪胎的耐久性能按照GB/T 4502—2016進(jìn)行測(cè)試，輪胎在規(guī)定負(fù)荷和充氣壓力下累計(jì)行駛時(shí)間為57.67 h，滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.5 高速性能

輪胎的高速性能按照GB/T 4502—2016進(jìn)行測(cè)試，當(dāng)試驗(yàn)速度達(dá)到240 km·h-1并行駛10 min后輪胎未損壞，滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求；再以10 km·h-1的速度依次遞增，每次行駛10 min，最終達(dá)到320 km·h-1并行駛4 min，高速性能滿足研發(fā)設(shè)計(jì)要求。

4.6 實(shí)車測(cè)試

本產(chǎn)品委托歐洲權(quán)威的第三方測(cè)試機(jī)構(gòu)（德國(guó)TüV SüD）進(jìn)行測(cè)試，最終成功通過測(cè)試并順利拿到認(rèn)證證書（見圖3）。

圖3 TüV認(rèn)證標(biāo)識(shí)

在歐洲市場(chǎng)如果能通過德國(guó)TüV SüD的認(rèn)證，會(huì)極大地提高產(chǎn)品和品牌的知名度及客戶的信任度；并且會(huì)有很高的幾率被歐洲知名雜志（ADAC/Autobild）選中進(jìn)行測(cè)試，非常有利于產(chǎn)品的海外宣傳。

TüV的測(cè)試報(bào)告顯示，本設(shè)計(jì)產(chǎn)品的滾動(dòng)阻力和抗?jié)窕阅艿燃?jí)分別達(dá)到歐盟標(biāo)簽法的C級(jí)和A級(jí)，通過噪聲達(dá)到一級(jí)（68 dB）水平。

5 結(jié)語

低滾動(dòng)阻力、抗?jié)窕偷驮肼暿禽喬ギa(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)，目前外資品牌的技術(shù)能力和市場(chǎng)份額已大大超過國(guó)內(nèi)企業(yè)。我公司研發(fā)的此款205/55R16輪胎極大地提高了產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提高了國(guó)產(chǎn)品牌輪胎在海外的市場(chǎng)地位，為今后的銷售提供了強(qiáng)有力的產(chǎn)品技術(shù)保障。