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只要三分鐘 讀懂輪胎中的技術奧妙

只要三分鐘 讀懂輪胎中的技術奧妙

前言

汽車發展百餘年來,車身上每一個小小的部件都凝結著每一代工程師的智慧。他們孜孜不倦的付出,只為一共同的個目標,就是製造出更可靠、安全、舒適的汽車。做為汽車身體中最重要的一個零部件之一的——輪胎,扮演著特殊的角色。它對於車輛的安全性、舒適性起著至關重要的作用,然而卻並沒有任何一個車廠可以獨立生產出它,只能作為零部件採購。據統計,汽車高速行駛時發生意外事故,其中60%都是因為爆胎,使車輛失去控制,造成損失。今天,侃弟就給大家簡單梳理下關於輪胎的相關知識,只要我們掌握一些基本知識,再進行合理的保養便能及時發現輪胎的安全隱患,很大程度可以避免這些災難。

輪胎的歷史

大家都知道在1883年德國人科爾•本茨嘗試把汽油機裝在帶輪子的座椅上,提供動力而取代馬車。終於在1886年1月29日獲得了以汽油機為動力的三輪車的專利。創造出世界上本沒有的東西——第一輛汽車。

早期的汽車使用木製或鐵制的車輪,懸架結構也不完善,再加上路面行駛條件不好,儘管汽車行駛速度不高,但還是顛簸得厲害。有位海軍上校對乘坐早期汽車的感受如下追述:「我初次嘗試不用馬拉的交通工具。1886年,我乘坐鐵輪的汽車在高低不平的花崗石路上行駛,車子的劇烈顛簸使我聯想到藥水瓶上的說明--服前搖勻」。哈哈,不得不佩服人家的幽默感!

雖然最早1845年就已經發明出了空心輪胎,但是由於技術和材料的限制,可靠性非常低,在汽車上並沒有得到應用,直到1893年汽車快速發展和材料技術的突破,才推動輪胎工業的廣泛發展。

首批汽車輪胎樣品是1895年在法國出現的,這是由平紋帆布製成的單管式輪胎,有胎面膠而無花紋。1908年至1912年間,輪胎才有了顯著的變化,即胎面膠上有了提高使用性能的花紋,從而開拓了輪胎胎面花紋的歷史,並增加了輪胎的斷面寬度,允許採用較低的內壓,以保證獲得較好的緩衝性能。

到現在技術不斷創新和合成的材料的突破。輪胎其中的技術已經非常成熟,種類也越來越龐雜,有適用於不同路況和車型的輪胎。

輪胎的作用

(1) 支撐

(2) 減震

(3) 附著

輪胎分類

按有無內胎分:有內胎輪胎(tube tire)和無內胎輪胎(tubeless tire)

按胎壓分:高壓胎(5~7bar)、低壓胎(2~5bar)、超低壓胎(2bar以下)

按輪胎適用路面分:普通輪胎、雪地用輪胎、防滑釘輪胎、全天候輪胎、沙地用輪胎

按用途分:轎車輪胎、載貨車輪胎、工業輪胎等

按花紋分類:可分為條形花紋、橫向花紋輪胎、混合花紋輪胎、越野花紋輪胎

按胎體結構分:斜交輪胎、子午線輪胎

常見種類詳解

斜交輪胎

斜交輪胎的胎體帘布層是由數層掛膠帘布組成,相鄰的帘布層簾線角度相同,相互交叉排列,帘布層數一般為偶數,這樣能使胎體帘布層負荷均勻分佈。斜交輪胎胎冠簾線角度通常取48度到55度之間,胎冠簾線角度是指簾線與胎冠中心垂直線的夾角。帘布層分為內帘布層和外帘布層兩部分。內帘布層是胎體主要的骨架層,其特點是層數多,簾線密度較密,使胎體強度增大。外帘布層位於內帘布層與緩衝層之間起過度作用,又稱之為胎體的輔助層,其特點是層數少,通常只有兩層,簾線密度較內簾線稀疏,附膠量較多,附著強度較高。緩衝層位於外帘布層與胎面膠之間,其結構由膠片或兩層以上掛膠簾線組成,外帘布層的上、下或中間加貼緩衝膠層。緩衝層帘布比外帘布層的密度稀疏,掛膠厚度較厚,簾線角度等於或稍大於帘布層簾線角度,相鄰布層相互交叉排列,寬度一般稍大或稍窄於胎冠寬度。通常載重輪胎的緩衝層採用掛膠帘布與膠片組合結構,轎車輪胎也可採用緩衝膠片作為緩衝層。

胎面: 胎面是外胎的外表層,包括胎冠、胎肩和胎側三部分。

胎冠:胎冠用耐磨的橡膠製成,它直接承受摩擦和全部載荷,能減輕帘布層所受的衝擊。並保護帘布層和內胎,以免其受到機械損傷。胎面上有各種凹凸花紋,以保證輪胎與地面的附著性能,防止輪胎滑移。輪胎胎面的花紋對汽車使用性能有非常重要的影響,因此在選用輪胎時必須足夠重視輪胎的花紋。

胎肩:胎肩是較厚的胎冠與較薄的胎側之間的過渡部分。它除了起到保護帘布層的作用外,表面一般還制有各種花紋,以利於防滑和散熱。

胎側:胎側是貼在帘布層側壁的較薄的一層橡膠層,其作用是保護帘布層免受機械損傷和水分侵蝕。

帘布層:帘布層是外胎的骨架,也稱胎體。其主要作用是承受載荷,保持外胎的形狀和尺寸,使外胎具有一定的強度。帘布層通常由多層掛膠簾線用橡膠粘合而成。為了使負荷均勻分佈,帘布層數多為偶數。帘布層數越多,其強度越大,但相應它的彈性隨之降低。一般帘布層數都標在外胎的表面上,帘布材料一般有棉線、人造絲線、尼龍線和鋼絲等。現在多採用聚醯胺纖維和鋼絲作簾線后,在輪胎的承載能力相同的情況下帘布層數可以減少,這樣既減少了橡膠的消耗、提高了輪胎的質量,又降低了滾動阻力,延長了輪胎的使用壽命。

緩衝層:緩衝層位於胎面和帘布層之間,一般用兩層或數層較稀疏的簾線和彈性較大的橡膠製成,所以其彈性較大,能緩和汽車在不平路面上行使時所受的衝擊,並防止汽車在緊急制動時胎面與帘布層脫離。

胎圈:胎圈由鋼絲圈、帘布層包邊和胎圈包布組成,具有很大的剛度和強度,可使輪胎牢固地裝在輪輞上。

優點

(1)適當充氣時,能保證輪胎具有適當的彈性,足夠的承載能力,能滿足汽車對輪胎的使用要求

(2)由於帘布層的斜交排列,斜交輪胎的胎面和胎側的強度大。

缺點

(1)斜交輪胎的胎側剛度較大,舒適性差。

(2)由於高速時帘布層間移動與磨擦大,容易發熱,並不適合高速行駛。

(3)材料消耗大。

子午線輪胎

這種輪胎的特點是帘布層簾線排列的方向與輪胎的子午斷面一致(即胎冠角為零度),由於簾線的這樣排列,使子午線的強度能得到充分利用,子午線輪胎的帘布層數一般比普通的斜線胎約可減少40—50%。簾線在圓周方向只靠橡膠來聯繫,現在市場上使用最多的就是子午線輪胎。

優點

(1)輪胎使用壽命提高30—50%,耐磨性強。

(2)承載能力大,不易穿刺。

(3)滾動阻力小,可降低汽車油耗8%左右。

(4)減震性能好。

缺點

(1)胎側易裂口。

(2)由於側面變形大,導致汽車側向穩定性差。

(3)製造技術要求及成本高。

無內胎輪胎

無內胎輪胎俗稱原子胎或真空胎,這種輪胎是利用輪胎內壁和胎圈的氣密層保證輪胎與輪輞間良好的氣密性,外胎兼起內胎的作用。輪胎內未配裝內胎,空氣即充填在胎中,目前已普遍採用,取代有內胎的車輪。

無內胎輪胎為了保證密封性,與有內胎輪胎所不同的是在無內胎輪胎的內壁上附加了一層約為2-3毫米的橡膠密封層,它是用硫化的方法粘附上去的。在密封層正對著胎面下面還貼有一層自粘層,作用是在輪胎有較小的的刺破時,可以暫時堵住漏氣孔,減少漏氣。另外空部氣體的壓力的作用下,輪圈會緊緊地粘在輪輞邊緣上,從而保證輪胎和輪輞之間的氣密性。氣門嘴用橡膠密封墊直接固定在輪輞上,也有防漏氣處理。

優點

(1)經濟性好,無內胎輪胎沒有內胎,結構合理,輪胎質量輕,滾動阻力較小。試驗表明,無內胎輪胎的滾動阻力降低了10%,可節省燃油2%~3%。無內胎輪胎由於其接地壓力比較均勻,輪胎磨損均勻,因而延長了輪胎的使用壽命。

(2)環保性好,無內胎輪胎接地面積大且壓力均勻,可以減少輪胎對地面的破壞;滾動阻力小,可減少車輛的尾氣排放。無內胎輪胎無需內胎和墊帶,減少了生產、運輸資源的消耗。無內胎輪胎的使用壽命長,減少了因大量廢棄和處理輪胎對環境造成的污染。

(3)結構簡單,質量更輕

(4)散熱快

缺點

(1)途中修理困難。此外,自粘層只有在穿孔尺寸在小範圍時能自行帶合穿孔,尺寸稍大些便難以黏合;當外界氣溫過高時,自粘層可能會軟化而出現流動,從而破壞輪胎的平衡。

輪胎技術規格詳解

輪胎的規格用一組數字加字母表示,印在輪胎的側面。第一個數字錶示輪胎的斷面寬度;第二個數字代表扁平比,即斷面高度與斷面寬度之比;第三個是字母,表示輪胎結構,接下來的數字指的是輪輞直徑;最後的一個數字和一個字母,分別代表負載係數和速度級別。

例如:175/65R15 86H,表示胎寬175毫米,扁平比率65,輪輞直徑15英寸。扁平比與輪輞中間的字母或符號,最為常見的是「R」,它和「Z」一樣,是子午胎的意思;其它,「X」是高壓胎;「—」是低壓胎;「B」代表斜交輪胎

下圖是輪胎上一些常見標識,該圖為僅供參考

扁平比

隨著汽車車速的提高,要求降低整車重心,改善操縱性能,這就要求提高輪胎的側向穩定性和對路面的附著性能,以確保高速狀態下的行車安全,這樣低斷面輪胎的出現就成為必然趨勢。輪胎的斷面高(H)與斷面寬(B)的比值(H/B)是代表輪胎結構特徵的重要參數,稱之為輪胎的高寬比,也有人稱之為扁平比。

斷面寬度

斷面寬度指的是輪胎橫截面的寬度

速度級別

指的是該輪胎結構限制的最大安全速度

在日常轎車上較常見輪胎速度標識為:P,S,T,H四種類型,如果輪胎無速度標識,除非另有說明,一般認為最大安全速度為120km/h。

載重指數

一般指單條輪胎所承載最大質量(Kg)

其他信息

還有如廠家、品牌、型號等信息,這裡需要特別注意的是生產日期,輪胎也是有保質期的,還有三T指數,就是側面我們看到常常連在一起的Treadwear(耐磨指數) Traction (牽引性能) Temperature (溫度指數)這三種標識。

輪胎的養護小技巧

(1)盡量平穩起步,避免輪胎與地面拖曳,以減少胎面磨耗。

(2)禁止左右搖擺和急劇轉向,以防輪胎和輪輞之間產生橫向的切割損傷輪胎。

(3)盡量減少緊急制動,減少輪胎磨損,而且對安全行車也有保障。

(4)行車轉彎應根據彎道情況控制車速,不要高速轉彎,否則車輛產生較大的離心力,重心偏移一側,單邊輪胎負重加劇,加速磨耗,同時還會使輪胎被輪轂橫向切割,造成損壞。

(5)在不良道路上應減速行駛,並仔細觀察,擇路通過,通過後應停車檢查輪胎花紋中是否夾有石子,如有應及時排除。

(6)車輛途中停車和到場停車,要選擇地面平整、乾淨和無油污的地面停放,每條輪胎都要平穩落地。

輪胎的更換信息

1、胎面損耗接近磨損標記

任何品牌的輪胎都會在胎面溝槽底部設置一個磨損標記。一般轎車輪胎的磨損標記高度為1.6毫米(這個高度也是法定的輪胎最小溝槽深度),載重輪胎上的磨損標記高度為2.4毫米。有些車主以為只要輪胎沒有磨損漏氣,連花紋都沒有了還在使用,其實這樣的輪胎安全係數非常低:當遇上濕滑路面時,胎面花紋無法將輪胎下方的積水完全排出,很容易導致車輛失控。

2、輪胎出現裂縫或鼓包等受損情況

日常用車,複雜的路面會使輪胎扎釘,或不小心撞到馬路牙子,這些都會導致輪胎受損。輪胎受損的情況包括胎面裂縫、胎面鼓包、胎面橡膠缺失、胎側磨損嚴重、輪胎多次被異物扎到等。尤其是鼓包,輪胎隨時都會有爆裂的危險。只要發現輪胎出現這些受損情況,車主應該到專業的售後服務點檢查,及時更換損壞的輪胎。

3、輪胎年限

有些車主的駕車習慣非常好,所以輪胎使用了很長的時間也還並沒有出現問題,其實輪胎的使用也是有保質期的,通常在5年左右,超過這個年限,輪胎就會開始老化。輪胎老化的主要表現就是表面硬化,繼而出現龜裂紋。老化的輪胎會失去應有的彈性,繼續使用的話會導致胎面變形,存在爆胎風險。

怎樣選擇一套適合自己的輪胎

輪胎其實也是消耗品,除了正常磨損還有可能會扎釘,長時間的氧化等都會使輪胎失去可靠地使用性,那麼該如何選擇一條適用於自己愛車的輪胎呢?

(1)首先要清楚的了解原車輪胎規格數據,在更換輪胎的時候一定要注意更換原廠相同規格的輪胎。不同規格的輪胎可能會增加懸架和轉向系統的磨損,對車身有很大的損害,而且安全性也會大大的降低。

(2)認識輪胎花紋其中的奧秘也是選擇一條好輪胎的必備技能之一,不同的輪胎花紋會對車輛的噪音,油耗,操控性,安全性等有著非常大的影響,例如米其林主打操控與運動系列的輪胎(Pilot Sport系列)配備在很多高性能跑車上例如法拉利458,克爾維特zr1,寶馬M6保時捷 918 等等,其中保時捷918Spyder 配備米其林 Pilot Sport Cup 2 輪胎,在紐約柏林24小時耐力賽中跑出了單圈 6 分 57 秒的最快車速,比前記錄保持者快了足足 14 秒。還有主打節油旗號的米其林Energy XM1輪胎,它獨特的含硅配方和獨特的花紋創新技術大大降低車輛對燃油的消耗,使滾動阻力值分別平均降低21%和24%。由於每減少3%-5%的滾動阻力就能節約1%的燃油消耗,因此如果一部車使用四條Energy XM1輪胎,平均可降低約5%的汽車燃油量。

(3)在選購汽車輪胎的時候,必須要了解到每個輪胎都有不同的速度級別,在購買的時候要不能超過標定速度駕駛車輛,不然很容易造成危險;同樣的,輪胎也有載重指數,如果高於這個指數,可能還造成負載超重,最嚴重還可能爆胎。

侃弟總結

輪胎的知識點很多,這裡也只是非常膚淺地介紹了一下,只是想引起侃友們對於輪胎的重視。這個重視體現在兩個方面,一個是在選購新車的時候,除了關注車型本身外,還需要留意所使用的輪胎品牌、型號等,建議選擇知名品牌的輪胎;另外一方面就是在用車的過程中,注意自己輪胎的保養,養成檢查輪胎的習慣,對於潛在的風險及時規避掉。還有另一部分朋友,對於車輛的行駛性能想做一些優化的,無論是操控、節油還是降噪,首先可以做的都可以換一條更符合自己需求的輪胎,這也是相對容易實現的方式。

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