汽车轮胎技术分析与应用

摘要:文章探讨了汽车轮胎的结构与功能,轮胎的使用及保养,以及轮胎与整车的匹配应用。

关键词:汽车轮胎;斜交轮胎;子午线轮胎;锥度效应力

中图分类号:TQ336 文献标识码:A

文章编号:1674-1145(2009)35-0156-03

轮胎,作为整车重量的首要载体,不仅要承载整车的所有重量,而且还对整车的舒适性、操稳性、安全性以及经济性起着至关重要的作用;为了让大家对轮胎知识有一个更加全面、深入的了解,文章就轮胎构造与功能、轮胎使用、及轮胎与整车性能等方面的知识、问题进行交流。

一、轮胎基础知识

轮胎的作用是承受汽车重力;缓和来自路面的冲击力,起到缓冲减振作用;产生驱动力、制动力和侧向力;产生回正力矩;承担越障提高通过性的作用等。

轮胎主要由胎面、冠带层、带束层、胎侧、胎体、内衬层、三角胶、钢丝圈等部件组成。

(一)轮胎部件的主要功能及作用

胎面:与地面接触,驱动、制动、防滑、减震和保护胎体等作用。

冠带层:其作用是束缚和保护带束层,提高高速性和抗刺穿。有端束带和全束带两种形式。

胎侧:保护胎体,耐屈挠。通常连同胎肩合称为胎侧。

带束层:是子午胎的特有结构。其作用是固定胎体及增高胎面的刚性,是主要的受力部件。

胎体:像人的骨架对身体一样,除了要承受轮胎部分应力外,还有缓冲性和稳定尺寸的作用。

内衬层:有内胎轮胎的内衬层主要是减少内胎受到轮胎胎体帘线的摩擦;无内胎轮胎的内衬层主要是代替内胎,使其具有存气、稳压、安全作用。

钢丝圈:使轮胎牢固地固定在轮辋上。

三角胶:起到从胎圈到胎侧刚性的均匀过渡的作用。

(二)轮胎规格标示方法

(三)常用速度级别符号对应最高时速表

(四)胎侧白点、红点和黄点的作用

一般轮胎的胎侧面上标识有白点、红点和黄点,白色点表示动平衡点,即轮胎最轻点,装配时将此点对应与轮辋最重点(新轮辋一般为气门嘴处,旧轮辋与轮辋的磨损和变形有关),可减少平衡配重铅块的大小;红色点表示均匀性点,即轮胎径向尺寸最大点,装配时,如果轮辋径向尺寸最小点标示(一般在此处有一蓝色标记),将此点与其对应装配,可减少轮胎转动时的径向跳动,提高乘坐舒适性;黄色点表示静平衡点,也是轮胎最轻点,作用与动平衡白色点一样,如果胎侧没有白色点,可依照黄色点。

(五)轮胎的类型和结构

汽车轮胎按胎体结构不同可分为充气轮胎和实心轮胎,现代汽车绝大多数采用充气轮胎。充气轮胎按组成结构不同,又分为有内胎轮胎和无内胎轮胎两种。充气轮胎按胎体中帘线排列的方向不同,还可分为普通斜交胎和子午线胎。

1.普通斜交轮胎。斜交轮胎(有内胎)结构:

斜交轮胎的优点是:轮胎噪声小,外胎面柔软、制造容易,价格也较子午线轮胎便宜。

斜交轮胎的缺点是:转向行驶时,接地面积小,胎冠滑移大,抗侧向力能力差,高速行驶时稳定性差,滚动阻力较大,油耗偏高,承载能力也不如子午线轮胎。

2.子午线轮胎。子午线轮胎(无内胎)结构:

子午线轮胎的主要优点是:接地面积大,附着性能好,胎面滑移小,对地面单位压力也小,因而滚动阻力小,使用寿命长。胎冠较厚且有坚硬的带束层,不易刺穿,行驶时变形小,可降低油耗3%～8%。因子午线轮胎帘布层数少,胎侧薄,所以散热性能好。子午线轮胎径向弹性大,缓冲性能好,负荷能力较大。在承受侧向力时,接地面积基本不变,故在转向行驶和高速行驶时稳定性好。

子午线轮胎的缺点是:因胎侧较薄柔软,胎冠较厚在其与胎侧过渡区易产生裂口;吸振能力弱,胎面噪声大些;制造技术要求高,成本也高。

二、轮胎的使用和保养

轮胎的选择要根据车辆的轮胎说明,参照车辆的使用条件、载荷、速度、距离、路况、季节等,以及个人爱好,用户的特别要求,同时要考虑汽车整体装配的视觉效果,选择舒适省油静音耐磨的轮胎。

(一)轮胎的装配

轮胎的装配步骤:(1)选择合适轮辋;(2)胎圈润滑处理;(3)高低对应;(4)充压,盖好气门嘴帽;(5)平衡配重。

轮胎的装配注意事项:(1)轮辋不可变形或焊接;(2)同轴同胎;(3)小心拆装;(4)保持清洁、干净。

(二)轮胎的使用要求

1.轮胎的合理配置。为获得最好的汽车驾驶性能,同一轴必须装配相同型号和结构的轮胎。对旧轮胎,花纹磨损程度接近的轮胎装于同一轴。

2.磨耗标示。轮胎胎面圆周有6个凸起的部分称为磨耗标示(胎面花纹沟所剩深度1.6毫米位置有磨耗指示标志),轮胎磨损至磨耗标志,应更换新胎,否则严重影响行使的安全性。

3.轮胎的气压。轮胎气压必须符合参数要求,每个月或长途旅行前检查一次。气压减少过快,应查明原因。高速行驶,可提高10%气压。左右轮气压要一致,气压测量应在冷胎时测量。

(三)气压对轮胎的影响

气压不足将导致轮胎过热、胎肩部位快速及异常磨耗、耗油增大、胎圈与轮辋之间的异常摩擦。

气压过高将导致胎面张力过大、胎面中心快速磨耗、车辆制动性能降低、乘座舒适性降低。

(四)超载对轮胎的影响

轮胎使用条件:苛刻度=负荷×速度

超载会损害轮胎,单胎及复轮的最大承载能力与轮胎的速度指数相关,最大的承载只在一定范围内许可,并降低速度级别;超载会使轮胎潜在寿命变短以及无法翻新等。

(五)轮胎的外观检查

经常检查轮胎外观,发现鼓包、裂缝、割伤、扎钉、异常磨损需及时修补或更换。可修补区内直径小于6mm的胎面刺孔可修补,直径大于6mm的胎面刺孔或任何胎侧刺孔绝对不允许修补,否则将成为安全隐患。

(六)轮胎的换位

由于汽车的重量并非均摊在每个车轮上,车辆在使用过程中各轮胎的磨损状态存在差异,以及橡胶磨耗机理——粘弹性。为了获得最佳的轮胎使用状态,延长轮胎的使用寿命,需要定期(8000～10000公里)对轮胎进行换位。在每月的轮胎检查中发现异常磨损的也应进行换位,并查明原因。

三、轮胎的平衡及均匀性对整车性能的影响

轮胎平衡的作用是延长轮胎的使用寿命,使车辆性能得到正常发挥,有助于驾驶员的生命安全。

轮胎不平衡会容易导致轮胎异常磨耗,车辆悬挂系统的不必要磨损,行驶时车辆颠簸,产生驾驶疲劳,高速行驶时引起车辆及方向盘抖动。所以定期或发觉轮胎异常磨耗或抖动时,需要检查车轮平衡。

轮胎影响车辆跑偏的原因主要有轮胎均匀性锥度效应力(CON)的大小、方向、轮胎的气压以及车辆的四轮定位调整等。

锥度效应力影响车辆跑偏的原理:轮胎在旋转过程中,不因旋转方向的改变而产生的侧向力的偏移叫做锥度效应力。由于车辆行进过程中,左右轮锥度效应力大小、方向存在差异,导致车辆行进过程中产生偏向。

因为轮胎通常都会存在一个锥度效应力CON,当左轮的锥度效应力CON大于右轮的锥度效应力CON时,合力为向右,当这个合力过大时就会导致汽车向右跑偏。因此,装在同一轴轮胎的锥度效应力CON应为相等或同级且锥度力效应力的方向统一。

为消除锥度效应力影响车辆跑偏,轮胎制造商在轮胎制造过程中,应对轮胎按锥度效应力的大小进行分级管理,如:0～3kgf为1级,3～6kgf为2级,不同级别用不同标记进行区分,在轮胎装配时保证同轴轮胎锥度效应力为同级且锥度力的方向统一。

轮胎气压同样也会影响车辆跑偏,左右轮胎气压不同时,轮胎的动负荷半径会存在差异,当左右轮胎的动负荷半径不一致时,会造成车辆跑偏。

车辆的四轮定位调整对控制车辆的跑偏非常重要,为保证车辆转向精确、运行平衡、行驶安全,以及降低油耗和减少异常磨损,汽车厂在进行整车下线时,都要对前束、外倾角、后倾角等参数的检测并调整,车辆在使用过程是发现轮胎异常磨损或抖动、行驶跑偏、前部受到碰撞、更换悬挂及相关转向部件时,也需要进行四轮定位的检测。

参考文献

[1]陈家瑞.汽车构造(第五版下册)[M].人民交通出版社出版.

作者简介:张异威(1969- ),男,广西柳州人,上汽通用五菱汽车股份有限公司质量部质量工程师,研究方向:汽车底盘。