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轮胎基础知识轿车轮胎中德轮胎服务合作培训顾强1999年11月26日前言对于现代、高速汽车而言,轮胎是一个在行走机构中极其重要的部件,它们必须有弹性,而又减震;它们必须保证汽车直行,而又具有良好的圆周方向旋转性;它们必须具备长久的使用寿命。轮胎首先必须承受并传播车辆前进方向的纵向力和垂直于车辆前进方向横向力(刹车力、加速力和弯道先系向心力)。轮胎的设计有着多方面的矛盾,设计工程师要想加强或达到一种功能,则必须减弱或者被迫放弃另一种功能。下图表示着轮胎设计中的目标冲突。行驶稳定性轮胎重量转向精确度轮胎使用寿命行驶舒适性滚动摩擦阻力湿地刹车排水性人们对轮胎期望有较高的力量传播性,甚至在潮湿和积水的路面也同样如此。通过改变轮胎胎面的橡胶成分,可以影响轮胎的使用寿命、滚动摩擦力和行驶舒适性。轮胎设计准则中最重要还是安全性。车轮不是由大自然提供的,但是,从现代意义来看,也不是人们发明的。5000多年来车轮出于运输需要,不断地在世界各地被“发明”。最早的车轮大都是由三个部件组成的木盘。具有保护层的轮胎其胎面通常是皮革或者金属。(为避免与民间的流传误会,此处所指的最早的车轮不是一个树桩的横截面,因其圆度不够,且不耐久。)即使木盘组成的车轮,也发展到具有轮幅。因为具有轮辐的车轮重量轻、有弹性并且牢固,但对当时来说,技术上要求非常高。这种车轮的轮圈通常还钉有钉子起保护作用。具有轮辐的木质车轮一直使用到近代的马车为止。在1886年,第一代奔驰汽车也使用了具有轮辐的木轮,但是其轮圈是全橡皮的。此后不久,充气轮胎便发明了(1888年,邓若普)。充气轮立即便应用在汽车工业上。充气轮胎的出现使得汽车的行驶舒适性得到根本的改善,并且使得汽车的行驶速度大大给予提高。1904年,轮胎开始出现花纹(提高安全性),而且它们开始具有保留至今的黑颜色。这是因为轮胎的组成成分中加入了炭黑。炭黑的作用提高了轮胎的使用寿命,并使轮胎具有反弹性。大约在1920年,在美国出现了棉质帘子布轮胎。具有帘子布的轮胎具有高强度性,减少轮胎故障,并再次提高了1910年的轮胎横截面轮胎的使用寿命。20年代中期,出现了3巴气压的低压轮胎(取代以前的大于等于5巴的气压)。40年代出现了超低压轮胎。这种超低压轮胎具有更大的充气容积,改善了避震的舒适性。50年代初期开始出现钢丝轮胎(子午线轮胎)。子午线轮胎成为了轮胎耐久性和车辆行驶性能新的衡量标准。大约于1970年始,轿车的斜交轮胎几乎完全被子午线轮胎挤出轮胎市场。几乎是同时期,出现了扁宽轮胎新纪元–继轮胎高宽比例为70%之后,短短的几年内迅速出现了60%甚至50%的高宽比。1993年出现了35%高宽比的轮胎。当今,高宽比为65%的轮胎在各汽车公司几乎已成为标准轮胎配置。现代化轮胎越来越宽,目前已经出现了高宽比为30%的轮胎。这种扁宽轮胎特别应用在赛车上。现代轿车子午线轮轮胎的组成成分多达25种物质,生胶混合成分多达12种。轮胎的主要设计部件为胎基和胎面。胎基的作用是轮胎的减震,它的着这一功能离不开轮胎内足够的充气量,因为,不仅仅是轮胎承受着重量,而且轮胎内的高压气体也承受重量。轮胎胎面承担着减轻滚动摩擦阻力、完善行驶性能和提高轮胎事业寿命的作用。在胎基的发展初期,胎基由埋入胎基内的麻纺织品组成。纵横交差的麻线互相挤压,并因此造成当时轮胎的寿命相对缩短。麻纺织品 1923出现了新的一代帘子层布(见左图)。这种帘子布仅有一个方向,并再加入支撑作用的支撑纤维,随后埋入胎基中。这种帘子布的应用显著提高了轮胎的使用寿命。埋入胎基内的股线斜交轮胎(至1970年) 斜交轮胎的胎基由大量的混有橡胶的帘子芯层组成。帘子芯层层数的多少决定了轮胎的承重量。轿车的斜交轮胎通常由两层最多六层尼龙股线。卡车(大客车)通常为6或者8层(层级)。斜交轮胎内每一层帘子层走向按照一定的相交角度层层互叠。这个角度决定了轮胎的特性。钝角提高行车舒适性,但降低行车的横向稳定性;锐角提高行车的稳定性,但降低了行车舒适性。38–40度 30–35度 26度标准型高速轮胎赛车轮胎现代子午线轮胎(自1948年始)现代轿车均使用子午线轮胎。在子午线轮胎内,胎基的帘子布层走向相交为90度。自轮胎的侧面看为径向。这种胎基仅能部分承受弯道行驶的横向力和车辆加速时产生的圆周力。这种胎基因此还必须由其它的轮胎部件给以支持和补充。这一任务由轮胎内的钢丝层带承担。钢丝层带为两层叠压,其交角为锐角。许多轮胎另尚有尼龙层加固。发达国家的一些著名轮胎厂现仅生产子午线轮胎。子午线轮胎轮胎的组成部分一个现代化的轿车子午线轮胎由不同材料的多种部分组成。这些组成部分在每种轮胎上是不同的,它们随轮胎的大小规格和轮胎的形式(夏季、冬季轮胎)而变化。右图是一个德国大陆牌轮胎实例,其规格为 195/65R15ContiEcoCont