205/55R16低滚动阻力、抗湿滑、低噪声轮胎的设计

2021-07-20曲宾建黄义钢

轮胎工业 2021年4期

曲宾建，黄义钢，王君

（青岛双星轮胎工业有限公司，山东青岛 266400）

随着全球汽车行业对低能耗、低排放和高安全性的迫切需求，轮胎行业也面临相同的考验。因此低滚动阻力、抗湿滑和低噪声的轮胎产品成为全球轮胎企业的研发设计方向。经过对国内外轮胎市场的16个厂家29款产品的调查发现:以HP夏季205/55R16轮胎为例，滚动阻力和抗湿滑等级分别达到欧盟标签法的C级和A级的比例仅为22.2%，其中国内厂家仅占7%；通过噪声也仅有法国某M品牌和美国某G品牌的部分产品达到一级水平。

轮胎滚动阻力受轮胎的材料特性、结构、质量和使用条件等诸多因素影响，其中某些因素之间还相互关联。单纯降低轮胎滚动阻力并不难，但通常会同时牺牲轮胎的某些性能，特别是抗湿滑性能[1-2]。在此市场背景下，我公司成功研发出205/55R16低滚动阻力、抗湿滑、低噪声轮胎并上市。现将该产品的设计情况介绍如下。

1 技术要求

此款产品的市场定位为欧洲市场，因此本设计参照《欧洲轮胎轮辋技术组织标准手册（ETRTO）2016》，确定其主要技术参数为:规格205/55R16，充气外直径（D′） 632 mm，充气断面宽（B′） 214 mm，标准轮辋 6.5J，负荷指数91，速度等级 V。

2 结构设计

2.1 外直径（D）和断面宽（B）

参照ETRTO标准及公司的设计经验，本设计D取630 mm，B取212 mm，以保证最终产品符合设计要求。

2.2 行驶面宽度（b）和弧度高（h）

由于本设计方向为低滚动阻力和抗湿滑，因此b取170 mm，以保证具有优异的湿地抓着性能；h取7.5 mm，以保证获得更低的滚动阻力。

2.3 胎圈着合直径（d）和着合宽度（C）

轮胎与轮辋之间的匹配很重要，如果太紧，会造成装配困难；如果太松，则会造成行驶时轮胎与轮辋的滑移量过大。因此为了保证轮胎与轮辋的最优匹配，本设计d取404.2 mm，C取185.4 mm。

2.4 断面水平轴位置（H1/H2）

本设计采用有限元仿真软件对断面水平轴位置进行预测，既要保证低滚动阻力，又要满足产品在行驶过程中不出现胎肩脱层和胎侧鼓包等问题。综合考虑，本设计H1/H2取0.91。

轮胎断面轮廓如图1所示。

图1 轮胎断面轮廓示意

2.5 胎面花纹

（1）采用非对称花纹设计，以保证轮胎内侧的排水性能和外侧的抓着性能。

（2）采用沟槽处倒角设计，增大轮胎与路面的接触面积，提高刹车性能。

（3）采用最优化的花纹节距宽度、数量及排列设计，降低噪声，以提供安静的驾乘环境。

胎面花纹展开如图2所示。

图2 胎面花纹展开示意

3 施工设计

3.1 胎面

（1）胎面采用溶聚丁苯橡胶（SSBR）并用高分散性白炭黑，其中SSBR为分子链末端官能化改性产品，极大地提高了其与白炭黑的结合能力，且不同微观结构的SSBR可赋予轮胎低滚动阻力和优异的抗湿滑性能，加之高填充白炭黑对低滚动阻力和抗湿滑性能的贡献，使轮胎具有经济环保特性和行驶安全性[3-5]。

（2）配方中所采用的原材料均为环保材料，SSBR中充油及环保操作油均满足苯并（a）芘含量小于1 mg·kg-1、8种多环芳烃（PAHs）总含量小于10 mg·kg-1的规定，无添加分解或参与反应后产生仲胺的硫化促进剂和硫载体等助剂以及防老剂A和D等萘胺类致癌性助剂。成品中铅、汞及六价铬质量分数不大于0.001，镉质量分数不大于0.000 1，不同部位取样PAHs产生的Hbay质量分数不大于0.003 5。

胎面采用平直设计，并设计有导电胶。厚度设计为中厚 6.5 mm，肩厚 7.2 mm，以确保滚动阻力性能达到标准要求。