185/55R15 82V SUMMER新能源轎車子午線輪胎的設(shè)計(jì)

薛彬彬，陳建軍，張玉亮

（山東華盛橡膠有限公司，山東 廣饒 257300）

近年來，隨著民眾環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和世界各國政府的大力支持，全球汽車工業(yè)相繼推出了各式各樣的新能源汽車，而輪胎行業(yè)作為汽車工業(yè)的重要組成部分也迎來了新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。

新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動(dòng)力來源或采用新型車載動(dòng)力裝置，綜合車輛的動(dòng)力控制和驅(qū)動(dòng)方面的先進(jìn)技術(shù)，形成具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車，主要包括油電混合動(dòng)力汽車、插電式混合動(dòng)力汽車、增程式電動(dòng)汽車、充電式純電動(dòng)汽車和燃料電池電動(dòng)汽車等。普通汽車輪胎并不能完全適配新能源車輛，因此我公司針對(duì)新能源汽車配套輪胎市場現(xiàn)況[1-4]，為滿足客戶需求，設(shè)計(jì)開發(fā)了節(jié)能環(huán)保型185/55R15 82V SUMMER新能源轎車子午線輪胎，助力新能源領(lǐng)域電動(dòng)汽車的創(chuàng)新與發(fā)展?，F(xiàn)將其設(shè)計(jì)情況介紹如下。

1 主要技術(shù)參數(shù)

為適應(yīng)出口的需求，根據(jù)GB/T 2978—2014《轎車輪胎規(guī)格、尺寸、氣壓與負(fù)荷》，并參照《歐洲輪胎輪輞技術(shù)組織標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)ETRTO（2016）》和《美國輪胎輪輞工程設(shè)計(jì)手冊(cè)（2018）》，確定185/55R15 82V SUMMER新能源轎車子午線輪胎的主要技術(shù)參數(shù)為：標(biāo)準(zhǔn)輪輞 6.0J，充氣外直徑（D′） 585（579～591） mm，充氣斷面寬（B′）194（187～201） mm，標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力 250 kPa，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷 475 kg。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

由于SUMMER新能源轎車子午線輪胎冠部具有周向不易伸張的帶束層箍緊胎體的特點(diǎn)，充氣后輪胎的外直徑膨脹較小，一般為2～4 mm，有時(shí)還略有減小，故D取值一般與標(biāo)準(zhǔn)值相等或稍小。因此綜合考慮，結(jié)合現(xiàn)有成熟生產(chǎn)工藝，本設(shè)計(jì)D取582 mm，外直徑膨脹率為1.005。

考慮到SUMMER新能源轎車子午線輪胎充氣后B的變化受較多因素的影響，且由于帶束層的箍緊程度會(huì)直接影響斷面輪廓形狀，帶束層簾線排列角度越小，長度越小，則帶束層箍緊程度越大，使輪胎充氣后D減小，而B增大，因此B的取值要綜合考慮。本設(shè)計(jì)B取199 mm，則斷面膨脹率為0.975。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高（h）

b和h是決定輪胎胎冠形狀的主要參數(shù)。行駛面的形狀對(duì)胎面的耐磨性能、牽引性、轉(zhuǎn)向性及生熱等使用性能有直接影響，本設(shè)計(jì)增大b與h比值，參考?xì)W洲和美國輪胎輪輞工程設(shè)計(jì)手冊(cè)中相應(yīng)輪胎系列的輪輞寬度系數(shù)及輪輞寬度范圍值來選取，且考慮SUMMER新能源轎車子午線輪胎使用的特殊性，本設(shè)計(jì)b取150 mm，則h取8 mm，故b/B為0.75，h/斷面高（H）為0.07。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

由于SUMMER新能源轎車子午線輪胎為無內(nèi)胎設(shè)計(jì)，應(yīng)充分考慮采用輪胎與輪輞過盈配合，同時(shí)d的取值應(yīng)滿足輪胎裝卸方便和著合緊密的要求。一般情況下，d取值應(yīng)比輪輞直徑小1～2 mm。本設(shè)計(jì)輪輞標(biāo)定直徑為380.2 mm，故d取379 mm。C的選取可參考輪輞寬度與B的比值和胎圈寬度與輪輞寬度之間的差值來確定，但其差值不宜太大，約為12.7 mm（0.5英寸），故C取165 mm。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

斷面水平軸位于斷面最寬點(diǎn)，是輪胎充氣后法向負(fù)荷下變形最大的位置[5-6]。子午線輪胎斷面最寬點(diǎn)位置高于中心軸時(shí)，輪胎的變形落在水平軸以上，以減小下胎側(cè)區(qū)域的應(yīng)力和胎圈應(yīng)力；斷面最寬點(diǎn)位置低于中心軸時(shí)，輪胎的變形落在水平軸以下，以減小上胎側(cè)及胎面區(qū)域的應(yīng)力。對(duì)于SUMMER新能源轎車子午線輪胎，H1/H2一般為0.8～1.1，本設(shè)計(jì)H1/H2取0.935。

輪胎斷面輪廓如圖1所示。

2.5 胎面花紋

胎面花紋是輪胎設(shè)計(jì)的重要組成部分，花紋結(jié)構(gòu)直接影響輪胎的使用壽命和性能，考慮到SUMMER新能源轎車子午線輪胎使用的特殊性，胎面花紋采用4條非對(duì)稱性縱向主溝槽花紋設(shè)計(jì)，可具有良好的排水性能，同時(shí)擁有卓越的抓著力和操縱性；并輔以細(xì)密的溝槽和鋼片，有效降低了噪聲并提高了干濕地路面的抓著力，花紋深度為8 mm，花紋周節(jié)數(shù)為68，花紋飽和度為64.4%。

輪胎胎面花紋展開如圖2所示。

圖2 輪胎胎面花紋展開示意

3 施工設(shè)計(jì)

3.1 胎面和胎側(cè)

胎面采用溶聚丁苯橡膠和含白炭黑配方，既提供優(yōu)異的抗?jié)窕阅芎偷蜐L動(dòng)阻力，更保證高速操縱性能[7-8]。根據(jù)膠料的流動(dòng)性及成型工藝特點(diǎn)，一般要使半成品在成型設(shè)備上容易接頭且能箍緊，不易滑動(dòng)，故本設(shè)計(jì)胎面長度為1 735 mm。

胎側(cè)采用耐屈撓和耐老化性能較好的膠料。在胎側(cè)設(shè)計(jì)方面，一般胎側(cè)寬度比斷面高大20～30 mm，胎側(cè)長度比成型鼓周長大10～20 mm，故本設(shè)計(jì)胎側(cè)長度為1 145 mm，寬度為90 mm。

3.2 帶束層和冠帶層

帶束層是輪胎受力的主要部分，同時(shí)對(duì)輪胎的高速耐久性能及使用壽命起著重要的作用。本設(shè)計(jì)帶束層由2層3×0.30HT OC開放型鋼絲簾線組成，交叉排列，再結(jié)合安全倍數(shù)計(jì)算及生產(chǎn)工藝，1#和2#帶束層密度為75根·dm-1；冠帶層采用1層低收縮的930dtex/2錦綸66浸膠簾布，可有效抑制帶束層變形，且滿足輪胎的高速度級(jí)別要求。

3.3 胎體

胎體采用1層1500dtex/2 DSP聚酯浸膠簾布，簾布?jí)貉釉赟型四輥壓延機(jī)上進(jìn)行，壓延后覆膠總厚度為1.3 mm，安全倍數(shù)為20，簾布裁斷角度為90°，可有效減少輪胎充氣胎體反包不平現(xiàn)象，且滿足設(shè)計(jì)要求。

3.4 胎圈

鋼絲圈采用Φ1.30HT低錫回火胎圈鋼絲，排列方式為4-5-4，單根纏繞法生產(chǎn)，胎圈安全倍數(shù)為6.7，從而將輪胎固定在輪輞上，同時(shí)可以有效地支撐車輛的負(fù)載。

3.5 成型

成型采用全自動(dòng)半鋼一次法成型機(jī)，冠包側(cè)生產(chǎn)工藝。成型鼓寬度為342 mm，成型鼓周長為1 137.3 mm，滿足設(shè)計(jì)要求。

3.6 硫化

硫化采用半鋼子午線輪胎1 219.2 mm（48英寸）雙模B型熱板式硫化機(jī)，硫化工藝為氮?dú)舛ㄐ土蚧?，硫化條件為[9-10]：高壓蒸氣溫度 197～203℃，熱板和外殼溫度 176～180 ℃，高壓氮?dú)鈮毫?2.35～2.65 MPa，高壓蒸氣壓力 1.6～1.8 MPa，總硫化時(shí)間 12 min。硫化后成品輪胎的外觀整潔，無質(zhì)量缺陷。

4 成品性能

4.1 室內(nèi)試驗(yàn)

將成品輪胎安裝在標(biāo)準(zhǔn)輪輞上，在標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力下進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 成品輪胎的室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果

從表1可以看出，成品輪胎的充氣外緣尺寸、強(qiáng)度性能、高速性能和耐久性能均達(dá)到國家或國際標(biāo)準(zhǔn)要求，且試驗(yàn)結(jié)束時(shí)輪胎完好。

4.2 歐盟ECE R117輪胎標(biāo)簽法法規(guī)測試

按照歐盟ECE R117輪胎標(biāo)簽法法規(guī)，成品輪胎測試結(jié)果如下：噪聲 71 dB，抗?jié)窕笖?shù)1.41，滾動(dòng)阻力系數(shù) 8.115 N·kN-1，分別達(dá)到歐盟輪胎標(biāo)簽法的2級(jí)、B級(jí)和C級(jí)，滿足歐盟輪胎標(biāo)簽法法規(guī)要求。

5 結(jié)語

185/55R15 82V SUMMER新能源轎車子午線輪胎的充氣外緣尺寸、強(qiáng)度性能、高速性能和耐久性能均達(dá)到相關(guān)設(shè)計(jì)和國家或國際標(biāo)準(zhǔn)要求，噪聲、抗?jié)窕阅芎蜐L動(dòng)阻力滿足歐盟ECE R117輪胎標(biāo)簽法法規(guī)要求。該規(guī)格產(chǎn)品成功投放市場后，其使用效果得到了用戶認(rèn)可，從而提高了公司的經(jīng)濟(jì)效益和研發(fā)水平。