周 斌，李培湛

（萬力輪胎股份有限公司，廣東 廣州 510940）

隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，汽車已經(jīng)從最初的代步工具發(fā)展到文化范疇。許多追求完美的車友希望得到一款量身定制、最能體現(xiàn)自己個性的車輛，目前從車廠購買似乎還有差距，唯一能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)的辦法只有改裝。

在國外，改裝車經(jīng)過了幾十年發(fā)展。從最初為了更好地參加比賽，到目前已成為普通車迷生活中的組成部分，并成為一種時尚。改裝車市場火爆，逐步形成一個新興行業(yè)，并促進(jìn)了改裝輪胎市場的發(fā)展。

為了滿足美國市場的客戶需求，我公司對改裝輪胎進(jìn)行規(guī)劃發(fā)展。本文介紹295/25R28超低斷面轎車子午線輪胎的設(shè)計情況。

1 技術(shù)要求

根據(jù)歐洲ETRTO 2016標(biāo)準(zhǔn)，確定295/25R28超低斷面轎車子午線輪胎的技術(shù)參數(shù)為：標(biāo)準(zhǔn)輪輞 10 1/2J，充氣外直徑（D′） （859±4.44）mm，充氣斷面寬（B′） （301±12.04） mm，標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力 290 kPa，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷 875 kg。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

超低斷面轎車子午線輪胎充氣后外直徑比普通轎車輪胎大。外直徑膨脹率（D′/D）一般為1.003～1.013。此規(guī)格輪胎的斷面高寬比為25，胎體采用DSP聚酯簾布和硫化后充氣工藝。本設(shè)計D取850 mm，則D′/D為1.011。

輪胎B的影響因素很多，包括輪胎設(shè)計著合寬度（C）、帶束層角度、斷面高寬比、硫化后充氣等。本設(shè)計B取310 mm，斷面寬膨脹率（B′/B）為0.971。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高（h）

b和h的設(shè)計對輪胎接地印痕的形狀影響很大，導(dǎo)致輪胎在高速行駛時，特別是在潮濕路面上的附著性、操縱性和穩(wěn)定性發(fā)生變化[1]。適當(dāng)增大b和減小h，可使行駛面盡量平坦，增大接地面積。一般b/B取0.70～0.95，本設(shè)計b/B取0.838 7，即b為260 mm，h取8 mm。

2.3 胎圈著合直徑（d）和C

此規(guī)格輪胎安裝在“J”型輪輞上，胎圈底部傾斜度比輪輞大。在1/2寬度上胎圈部取8°，另1/2寬度上胎趾部取15°。d的過盈配合設(shè)計能保證胎圈緊密座合在輪輞上，以防止輪胎內(nèi)空氣從胎圈泄漏。

根據(jù)公司設(shè)計經(jīng)驗，采取過盈配合，d取值比輪輞標(biāo)定直徑（716 mm）小1.2 mm，即d為714.8 mm。

從輪胎是否容易安裝在輪輞上和輪胎胎側(cè)剛性方面考慮，一般C的取值比輪輞大0.5或1英寸（12.7或25.4 mm）。本設(shè)計C取280 mm。

2.4 胎圈寬度（c）

c設(shè)計不合理會造成輪胎胎圈露線或偏窄，對輪胎脫圈性能也有一定影響。根據(jù)輪輞相應(yīng)寬度，鋼絲圈結(jié)構(gòu)為4-6-4，兩層胎體，胎圈護(hù)膠寬度為2.0 mm。本設(shè)計c取17.5 mm。

2.5 斷面水平軸位置（H1/H2）

斷面水平軸位于輪胎中間附近最寬點，胎側(cè)最薄部位，屈撓變形較大。其位置直接影響輪胎的高速和低氣壓耐久性能。子午線輪胎的H1/H2一般取0.90～1.12。本設(shè)計H1/H2取0.989。

輪胎斷面輪廓如圖1所示。

圖1 輪胎斷面輪廓示意

2.6 胎面花紋

輪胎胎面花紋不僅要保證車輛在高速行駛時的安全性，而且要保證輪胎良好的操縱性和穩(wěn)定性，特別是在潮濕路面上高速行駛時與路面有良好的附著性能。

胎面花紋設(shè)計采用最新運動型單導(dǎo)向仿生花紋設(shè)計，花紋深度為8.2 mm，花紋飽和度為61%，花紋周節(jié)數(shù)為32，其主要特點[2]如下：

（1）中部“竹節(jié)”狀連續(xù)寬大加強(qiáng)筋設(shè)計，賦予輪胎穩(wěn)固的直進(jìn)性能和靈敏的操縱性能，可削弱兩條縱向花紋溝的氣柱共鳴，降低輪胎噪聲；

（2）兩條縱向花紋溝設(shè)計，提高了輪胎濕地排水能力及抗?jié)窕阅埽?/p>

（3）寬胎面設(shè)計有利于提高操縱穩(wěn)定性、牽引性和高速穩(wěn)定性；

（4）胎肩部側(cè)向凹槽可有效排水，以防止在濕路面上的滑移。

3 施工設(shè)計

超低斷面轎車子午線輪胎的外觀合格率比普通輪胎低，甚至有些規(guī)格輪胎因廢品率高而不能生產(chǎn)。其主要質(zhì)量缺陷有下胎側(cè)氣泡、胎里窩氣、胎里周向裂口、胎圈露線和膠囊打褶等。施工設(shè)計時要充分考慮成型方式、三角膠設(shè)計、胎坯與硫化膠囊匹配，尤其是胎側(cè)部件的設(shè)計。

3.1 胎面

胎面采用三方四塊結(jié)構(gòu)，分為冠部膠（含導(dǎo)電膠）、基部膠和兩塊翼膠，三復(fù)合擠出。胎面中間厚度為7.5 mm，肩部厚度為8.5 mm，肩部寬度為272 mm，總寬度為310 mm。胎面膠采用抓著力強(qiáng)的白炭黑填充丁苯橡膠和用量較大的溶聚丁苯橡膠配方。胎面斷面如圖2所示。

圖2 胎面斷面示意

3.2 帶束層

帶束層角度影響輪胎的高速性能。輪胎力學(xué)仿真有限元分析結(jié)果表明，在20°～30°范圍內(nèi)，隨著帶束層角度的增大，輪胎的高速性能提高。

本設(shè)計帶束層寬度為280/270 mm，帶束層簾線角度為27°。帶束層由2層3×0.30HT鋼絲簾布組成，上下交叉排列。帶束層以“S”形纏繞錦綸66簾布940dtex（840D/2）冠帶條，以減小輪胎胎面變形，提高高速性能。

3.3 胎體

為了提高胎側(cè)剛性和車輛操控性能，胎體采用2層1670dtex/2聚酯簾布。1#胎體采用高反包，位于胎肩防擦線附近；2#胎體采用低反包，位于下胎側(cè)凸臺與胎圈1/3處。

3.4 胎側(cè)

根據(jù)一次法機(jī)械反包側(cè)包冠成型特點，胎側(cè)設(shè)計中間比傳統(tǒng)胎側(cè)厚0.5～1.5 mm，無凹槽；胎側(cè)過渡相對平整，與胎肩接觸部位一邊，距離邊部10 mm逐步變薄到0.5 mm。本設(shè)計要與胎面翼膠部件相匹配。側(cè)包冠成型后，胎坯無氣泡。傳統(tǒng)胎側(cè)一般采用一次法或二次法冠包側(cè)成型。兩種胎側(cè)如圖3所示。

圖3 兩種胎側(cè)示意

3.5 胎圈

鋼絲圈為六角形（4-6-4），采用Φ1.295 mm回火胎圈鋼絲，用巴特爾鋼絲圈纏繞機(jī)，無接頭纏繞制作而成。鋼絲圈直徑為722 mm。

胎圈采用VMI臥式貼合機(jī)生產(chǎn)，低三角膠貼合而成，三角膠高度為15 mm。

3.6 成型

成型采用一次法機(jī)械反包成型機(jī)，側(cè)包冠成型工藝生產(chǎn)。胎坯從下胎圈、胎側(cè)，再到胎肩部位，過渡均勻，光滑平整，胎圈與胎側(cè)部位無氣泡，有效解決了低斷面轎車輪胎冠包側(cè)一次法成型三角膠與胎體簾布之間有氣泡或胎側(cè)與簾布之間有氣泡，從而導(dǎo)致的下胎側(cè)部位空鼓問題。

3.7 硫化

硫化采用雙模液壓硫化機(jī)，氮氣硫化工藝。硫化條件為：外溫 （176±3） ℃，內(nèi)溫 （203±2）℃，壓力 2.0 MPa，總硫化時間 15.6 min。

3.8 膠囊

低斷面輪胎的膠囊匹配性差。膠囊選取過小，伸張率偏大，導(dǎo)致膠囊伸張最大時，肩部因為接觸不到胎坯而造成胎里窩氣，胎圈變窄或胎圈露線；膠囊選取過大，伸張率偏小，導(dǎo)致膠囊伸展不開，輪胎出現(xiàn)膠囊皺褶缺陷。

膠囊周向伸長率（SR）是判斷膠囊是否合適的重要參數(shù)。在實際生產(chǎn)中SR的取值應(yīng)盡量小，這樣有利于保證膠囊使用壽命，建議SR為10%～20%[3]。本設(shè)計采用RB28-2膠囊，SR為15.6%，無膠囊打褶和窩氣現(xiàn)象。

4 成品性能

4．1 外觀質(zhì)量

胎坯外觀合格，輪胎無胎側(cè)氣泡、胎圈露線、膠囊打褶等質(zhì)量缺陷，輪胎外觀合格率達(dá)到公司指標(biāo)要求。

4.2 外緣尺寸

外緣尺寸按GB/T 521—2012測量，安裝在標(biāo)準(zhǔn)輪輞上的成品輪胎在標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力下的D′和B′分別為858和300 mm，符合國家標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計要求。

4.3 強(qiáng)度性能

強(qiáng)度性能按照GB/T 4502—2016進(jìn)行測試，試驗條件為：充氣壓力 220 kPa，壓頭直徑 19 mm。試驗結(jié)束時輪胎破壞能為288 J，第5點觸及輪輞未穿，符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.4 脫圈阻力

脫圈阻力按照GB/T 4502—2016進(jìn)行測試，試驗條件為：充氣壓力 220 kPa，壓塊水平距離292 mm。試驗結(jié)束時，最大脫圈阻力為19 138 N，符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.5 耐久性能

耐久性能和低氣壓耐久性能按照GB/T 4502—2016進(jìn)行測試，試驗條件為：充氣壓力220 kPa，低氣壓 160 kPa。試驗結(jié)束時，輪胎在規(guī)定負(fù)荷和充氣壓力下累計行駛34 h，低氣壓下累計行駛1.5 h，符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.6 高速性能

高速性能按照GB/T 4502—2016進(jìn)行測試，試驗條件為：充氣壓力 360 kPa，試驗負(fù)荷為標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷的68%，速度級別為W。當(dāng)輪胎行駛速度達(dá)到270 km·h-1運行10 min時輪胎未損壞，符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求；再以10 km·h-1的速度遞增，每一速度下運行10 min，在300 km·h-1的速度下繼續(xù)行駛10 min，輪胎損壞，符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 結(jié)語

從結(jié)構(gòu)和施工方面對295/25R28超低斷面轎車子午線輪胎進(jìn)行設(shè)計。成品性能試驗結(jié)果表明，輪胎的外觀質(zhì)量、外緣尺寸、強(qiáng)度性能、脫圈阻力、耐久性能和高速性能均符合相應(yīng)的國家或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。低斷面轎車輪胎規(guī)格較少，可供選用膠囊型號和廠家也不多，胎坯與膠囊的匹配性還需進(jìn)一步研究，以提高低斷面轎車子午線輪胎的外觀合格率。