汽車輪胎技術分析與應用

摘要:文章探討了汽車輪胎的結構與功能,輪胎的使用及保養,以及輪胎與整車的匹配應用。

關鍵詞:汽車輪胎;斜交輪胎;子午線輪胎;錐度效應力

中圖分類號:TQ336 文獻標識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)35-0156-03

輪胎,作為整車重量的首要載體,不僅要承載整車的所有重量,而且還對整車的舒適性、操穩性、安全性以及經濟性起著至關重要的作用;為了讓大家對輪胎知識有一個更加全面、深入的了解,文章就輪胎構造與功能、輪胎使用、及輪胎與整車性能等方面的知識、問題進行交流。

一、輪胎基礎知識

輪胎的作用是承受汽車重力;緩和來自路面的沖擊力,起到緩沖減振作用;產生驅動力、制動力和側向力;產生回正力矩;承擔越障提高通過性的作用等。

輪胎主要由胎面、冠帶層、帶束層、胎側、胎體、內襯層、三角膠、鋼絲圈等部件組成。

(一)輪胎部件的主要功能及作用

胎面:與地面接觸,驅動、制動、防滑、減震和保護胎體等作用。

冠帶層:其作用是束縛和保護帶束層,提高高速性和抗刺穿。有端束帶和全束帶兩種形式。

胎側:保護胎體,耐屈撓。通常連同胎肩合稱為胎側。

帶束層:是子午胎的特有結構。其作用是固定胎體及增高胎面的剛性,是主要的受力部件。

胎體:像人的骨架對身體一樣,除了要承受輪胎部分應力外,還有緩沖性和穩定尺寸的作用。

內襯層:有內胎輪胎的內襯層主要是減少內胎受到輪胎胎體簾線的摩擦;無內胎輪胎的內襯層主要是代替內胎,使其具有存氣、穩壓、安全作用。

鋼絲圈:使輪胎牢固地固定在輪輞上。

三角膠:起到從胎圈到胎側剛性的均勻過渡的作用。

(二)輪胎規格標示方法

(三)常用速度級別符號對應最高時速表

(四)胎側白點、紅點和黃點的作用

一般輪胎的胎側面上標識有白點、紅點和黃點,白色點表示動平衡點,即輪胎最輕點,裝配時將此點對應與輪輞最重點(新輪輞一般為氣門嘴處,舊輪輞與輪輞的磨損和變形有關),可減少平衡配重鉛塊的大小;紅色點表示均勻性點,即輪胎徑向尺寸最大點,裝配時,如果輪輞徑向尺寸最小點標示(一般在此處有一藍色標記),將此點與其對應裝配,可減少輪胎轉動時的徑向跳動,提高乘坐舒適性;黃色點表示靜平衡點,也是輪胎最輕點,作用與動平衡白色點一樣,如果胎側沒有白色點,可依照黃色點。

(五)輪胎的類型和結構

汽車輪胎按胎體結構不同可分為充氣輪胎和實心輪胎,現代汽車絕大多數采用充氣輪胎。充氣輪胎按組成結構不同,又分為有內胎輪胎和無內胎輪胎兩種。充氣輪胎按胎體中簾線排列的方向不同,還可分為普通斜交胎和子午線胎。

1.普通斜交輪胎。斜交輪胎(有內胎)結構:

斜交輪胎的優點是:輪胎噪聲小,外胎面柔軟、制造容易,價格也較子午線輪胎便宜。

斜交輪胎的缺點是:轉向行駛時,接地面積小,胎冠滑移大,抗側向力能力差,高速行駛時穩定性差,滾動阻力較大,油耗偏高,承載能力也不如子午線輪胎。

2.子午線輪胎。子午線輪胎(無內胎)結構:

子午線輪胎的主要優點是:接地面積大,附著性能好,胎面滑移小,對地面單位壓力也小,因而滾動阻力小,使用壽命長。胎冠較厚且有堅硬的帶束層,不易刺穿,行駛時變形小,可降低油耗3%～8%。因子午線輪胎簾布層數少,胎側薄,所以散熱性能好。子午線輪胎徑向彈性大,緩沖性能好,負荷能力較大。在承受側向力時,接地面積基本不變,故在轉向行駛和高速行駛時穩定性好。

子午線輪胎的缺點是:因胎側較薄柔軟,胎冠較厚在其與胎側過渡區易產生裂口;吸振能力弱,胎面噪聲大些;制造技術要求高,成本也高。

二、輪胎的使用和保養

輪胎的選擇要根據車輛的輪胎說明,參照車輛的使用條件、載荷、速度、距離、路況、季節等,以及個人愛好,用戶的特別要求,同時要考慮汽車整體裝配的視覺效果,選擇舒適省油靜音耐磨的輪胎。

(一)輪胎的裝配

輪胎的裝配步驟:(1)選擇合適輪輞;(2)胎圈潤滑處理;(3)高低對應;(4)充壓,蓋好氣門嘴帽;(5)平衡配重。

輪胎的裝配注意事項:(1)輪輞不可變形或焊接;(2)同軸同胎;(3)小心拆裝;(4)保持清潔、干凈。

(二)輪胎的使用要求

1.輪胎的合理配置。為獲得最好的汽車駕駛性能,同一軸必須裝配相同型號和結構的輪胎。對舊輪胎,花紋磨損程度接近的輪胎裝于同一軸。

2.磨耗標示。輪胎胎面圓周有6個凸起的部分稱為磨耗標示(胎面花紋溝所剩深度1.6毫米位置有磨耗指示標志),輪胎磨損至磨耗標志,應更換新胎,否則嚴重影響行使的安全性。

3.輪胎的氣壓。輪胎氣壓必須符合參數要求,每個月或長途旅行前檢查一次。氣壓減少過快,應查明原因。高速行駛,可提高10%氣壓。左右輪氣壓要一致,氣壓測量應在冷胎時測量。

(三)氣壓對輪胎的影響

氣壓不足將導致輪胎過熱、胎肩部位快速及異常磨耗、耗油增大、胎圈與輪輞之間的異常摩擦。

氣壓過高將導致胎面張力過大、胎面中心快速磨耗、車輛制動性能降低、乘座舒適性降低。

(四)超載對輪胎的影響

輪胎使用條件:苛刻度=負荷×速度

超載會損害輪胎,單胎及復輪的最大承載能力與輪胎的速度指數相關,最大的承載只在一定范圍內許可,并降低速度級別;超載會使輪胎潛在壽命變短以及無法翻新等。

(五)輪胎的外觀檢查

經常檢查輪胎外觀,發現鼓包、裂縫、割傷、扎釘、異常磨損需及時修補或更換?？尚扪a區內直徑小于6mm的胎面刺孔可修補,直徑大于6mm的胎面刺孔或任何胎側刺孔絕對不允許修補,否則將成為安全隱患。

(六)輪胎的換位

由于汽車的重量并非均攤在每個車輪上,車輛在使用過程中各輪胎的磨損狀態存在差異,以及橡膠磨耗機理——粘彈性。為了獲得最佳的輪胎使用狀態,延長輪胎的使用壽命,需要定期(8000～10000公里)對輪胎進行換位。在每月的輪胎檢查中發現異常磨損的也應進行換位,并查明原因。

三、輪胎的平衡及均勻性對整車性能的影響

輪胎平衡的作用是延長輪胎的使用壽命,使車輛性能得到正常發揮,有助于駕駛員的生命安全。

輪胎不平衡會容易導致輪胎異常磨耗,車輛懸掛系統的不必要磨損,行駛時車輛顛簸,產生駕駛疲勞,高速行駛時引起車輛及方向盤抖動。所以定期或發覺輪胎異常磨耗或抖動時,需要檢查車輪平衡。

輪胎影響車輛跑偏的原因主要有輪胎均勻性錐度效應力(CON)的大小、方向、輪胎的氣壓以及車輛的四輪定位調整等。

錐度效應力影響車輛跑偏的原理:輪胎在旋轉過程中,不因旋轉方向的改變而產生的側向力的偏移叫做錐度效應力。由于車輛行進過程中,左右輪錐度效應力大小、方向存在差異,導致車輛行進過程中產生偏向。

因為輪胎通常都會存在一個錐度效應力CON,當左輪的錐度效應力CON大于右輪的錐度效應力CON時,合力為向右,當這個合力過大時就會導致汽車向右跑偏。因此,裝在同一軸輪胎的錐度效應力CON應為相等或同級且錐度力效應力的方向統一。

為消除錐度效應力影響車輛跑偏,輪胎制造商在輪胎制造過程中,應對輪胎按錐度效應力的大小進行分級管理,如:0～3kgf為1級,3～6kgf為2級,不同級別用不同標記進行區分,在輪胎裝配時保證同軸輪胎錐度效應力為同級且錐度力的方向統一。

輪胎氣壓同樣也會影響車輛跑偏,左右輪胎氣壓不同時,輪胎的動負荷半徑會存在差異,當左右輪胎的動負荷半徑不一致時,會造成車輛跑偏。

車輛的四輪定位調整對控制車輛的跑偏非常重要,為保證車輛轉向精確、運行平衡、行駛安全,以及降低油耗和減少異常磨損,汽車廠在進行整車下線時,都要對前束、外傾角、后傾角等參數的檢測并調整,車輛在使用過程是發現輪胎異常磨損或抖動、行駛跑偏、前部受到碰撞、更換懸掛及相關轉向部件時,也需要進行四輪定位的檢測。

參考文獻

[1]陳家瑞.汽車構造(第五版下冊)[M].人民交通出版社出版.

作者簡介:張異威(1969- ),男,廣西柳州人,上汽通用五菱汽車股份有限公司質量部質量工程師,研究方向:汽車底盤。