輪胎花紋的相對尺寸命名法

王 臻,籍建明

(1.焦作技師學院 ,河南焦作 454002;2.風神輪胎股份有限公司 ,河南焦作 454003)

輪胎花紋的命名長久以來沒有統一的、科學的、系統的方式,不僅制約著生產環節的工藝控制,也給使用環節的消費者帶來諸多茫然和不便。探討一種更科學的命名標準,不僅有利于輪胎的消費和銷售,也利于輪胎花紋的設計和生產。

本文所提倡的一種命名法權且稱為相對尺寸法。

1 相對尺寸法簡介

以最常用的花紋 (見圖1)為例說明如下:

圖1 輪肥常用花紋

該花紋實際尺寸為:縱向花紋塊邊棱尺寸和為1 055 mm;橫向花紋塊邊棱尺寸和為 552 mm;它的315/80R22.5規格的花紋代號可表示為“3.29×1.75”。

式中“3.29”表示所有花紋塊縱向有效尺寸之和 (1 035 mm)與該規格輪胎名義斷面寬 (315 mm)之比值(3.29),取小數點后兩位有效數字。該數值的整數部分可以理解為縱向花紋溝條數,與原來“形象呼圖法”謂之“三道溝”趨于一致,直觀且有據。小數部分說明該花紋有胎肩散熱花紋或間雜橫向花紋。花紋塊縱向有效尺寸之和 (單位:mm)與輪胎名義斷面寬 (單位:mm)的商表征的是輪胎花紋的防側滑性能。

“＊”是隔離符號。以表示前后數據的不同性質。也表示“乘積”,假借前面“縱向有效尺寸”與后面“橫向有效尺寸”相乘,來表示花紋形式整體的復雜性。

“1.75”表示所有橫向花紋塊有效尺寸和 (552 mm)與該規格輪胎名義斷面寬 (315mm)之比值(1.75),取小數點后兩位有效數字。該數值整數部分說明該花紋有一道橫向通直花紋溝,或散狀分布花紋溝組合作用相當于一道橫向通直花紋溝的作用,小數部分同樣說明花紋有間雜縱向花紋。花紋塊橫向有效尺寸之和 (單位:mm)與輪胎名義斷面寬 (單位:mm)的商表征的是輪胎花紋的驅動或制動性能。

上面花紋代號中皆用純粹數字表示,是花紋真實尺寸數據的比值,可結合輪胎規格表示式中的“斷面寬”值來還原計算出其真實有效值。上式中涉及的概念和數值的來源 (尺寸數值測量取值的方法)詳細說明如下:

①“花紋塊”是指在輪胎行駛面上凸起支撐輪胎并與地接觸的部分,與凹陷下縮的“花紋溝”相間形成“胎冠花紋”。花紋塊的形狀理論上可以是無限多的,其功能作用隨設計形狀的差異也大相徑庭。

②所謂“縱向”是輪胎旋轉方向,也就是輪胎行駛面中心線構成圓環的切線方向,它與“橫向”是相對的。橫向就是指與汽車車輪旋轉軸中心線平行的方向。輪胎行駛面上的“縱向”與“橫向”呈經緯線方式的垂直狀態。

③“有效尺寸”包括兩層含義:

一是指標本花紋塊的有效邊棱尺寸,該“邊棱”指花紋塊與花紋溝相間形成的邊棱。標本花紋塊只選取對輪胎驅動、制動、附著性能起作用的四壁長度大于 2 mm的花紋溝與花紋塊形成的邊棱尺寸;在花紋塊上切下的部分壁棱長度小于 2 mm的刀槽主要功能是輔助調整帶束結構,該切槽花紋溝與花紋塊形成的邊棱長度忽略不計。

二是指花紋塊有效邊棱的投影尺寸。投影尺寸是將花紋塊邊棱置于縱橫向自然坐標中,以其一端為坐標原點,另一端的縱坐標值和橫坐標值的絕對值,它忽略了邊棱的具體曲折形態,截彎取直,分為縱向尺寸和橫向尺寸。

④“有效尺寸之和”表示的是在選取胎面范圍內所有縱向花紋塊邊棱單側投影尺寸的加和。“選取胎面范圍”為長和寬均為輪胎實際胎面寬 (一般小于輪胎名義斷面寬)的正方形區域。因為輪胎周向所有花紋塊多而雜,而且根據輪胎均衡和對稱理論,在整個周向行駛面上花紋塊是重復出現的,我們沒必要對所有花紋塊邊棱進行測量,而是界定在輪胎一次著地面、或相當于輪胎正常工作面的“理論面”內選取代表性花紋塊進行測量。該理論面與輪胎活絡模具的單片模具所雕刻花紋面接近(活絡模具單片可能稍長),本文為了便于對比縱橫花紋塊的驅動和防側滑性能,選縱橫向長短一致的正方形接地面為參照面。即將輪胎這一理論“著地面”內各種花紋塊的縱向前側壁棱投影長度予以計量,并一一相加。

所謂“單側”是指測量花紋塊行駛方向一側邊棱長度。花紋塊一般有上下左右四邊棱,本文只選上邊或右邊的邊棱進行測量統計。一般輪胎的向前的驅動性能與其反向的制動性能是等同的,同樣,輪胎向左側的防側滑性能與輪胎向右側的防側滑性能是一致的。我們選取了相當于輪胎所有花紋塊邊棱的一半來標定其性能。

“相對比值”是“有效尺寸之和”除以輪胎“名義斷面寬”之商。之所以用名義斷面寬代替輪胎胎面實際斷面寬,是便于與輪胎規格結合還原花紋塊邊棱實際投影尺寸;另外原因就是輪胎企業在生產同等規格 (同等名義斷面寬)的輪胎時采取 (設計)的實際胎面寬有差異,卻不妨同種比例的花紋采用同一命名。實際測量選參照面與理論計算參照面略有差異,統一選“名義斷面寬”是一致的。

通過以上方式命名輪胎花紋簡單而實用。形式上就是兩個含兩位小數的數值相乘。使用者完全可以撇開數值的來源 (由花紋設計者或技術人員來測定),僅從數值大小來判斷輪胎花紋功能即可。

2 相對尺寸法的便利性

以上命名方式表達了花紋包含的具體的輪胎信息。既有抽象性,又有具體性,不僅指導下游消費者易于選擇產品時區隔,也能在輪胎生產中有實際指導意義。相對尺寸法命名能有以下優越性:

2.1 便于用戶選用輪胎

根據上述數據,可以簡單計算出輪胎的使用性能。

對于輪位選擇,可用縱向名義尺寸與橫向名義尺寸相除。比值大于 1,說明縱向尺寸之和大于橫向尺寸之和,花紋即適應于安裝在導向輪輪位和拖車輪輪位;比值等于 1或接近于 1,說明花紋是混合花紋;比值小于 1,說明橫向邊棱多于縱向邊棱,還是安裝在驅動輪輪位為好。

如上例 3.29＊1.75花紋,其縱向尺寸 3.29大于橫向尺寸 1.75,比值 1.88遠大于 1,可以判定該花紋主要作用是防側滑,應選作長途路面的導向或拖車輪位。

對于路況選擇,可根據縱向名義尺寸與橫向名義尺寸的“乘積”數值大小來判斷。乘積越大,說明花紋塊與花紋溝交錯形成的邊棱越多,花紋塊相對“細碎”,利于散熱或減少生熱,多為高速路或優質公路型花紋;乘積越小,說明花紋塊與花紋溝形成的邊棱越少,花紋塊相對“粗大”,積聚熱量多且不利于散熱,必為越野型或礦用型路面花紋。

本文初步認為:乘積大于 4,建議用于長途優質路面;乘積在 1～4之間,為中長途混合路面使用花紋;乘積小于 1,用于非公路礦山工地路面。當然,目前還只是作者主觀界定,具體取值范圍還要根據進一步實踐來驗證和明確界定。

如 3.29＊1.75花紋,縱橫向名義尺寸乘積為5.76,數值大于 4,可用于長途優質路面。客戶使用輪胎不用再費心考慮各個廠家的花紋手冊,而是依據統一的花紋名式,分析其縱橫向花紋的名義尺寸,結合自身車輛導向輪 (拖車輪)、驅動輪的輪位要求,和運輸貨物的路況,進行選購和配裝輪胎。

2.2 便于所有輪胎生產企業統一輪胎花紋稱謂

目前各個企業的花紋可逐步分別測量并更換目前命名,只要相對尺寸整數部分或小數點后一位數值相同的,可列為同種花紋。在輪胎生產和銷售環節中,輪胎花紋接近的,便于統一測量、存放、定價和調用;在整個輪胎企業處于過熱競爭的情況下,也便于輪胎企業將來整合時的技術交流與合并,不會造成輪胎模具的浪費。

在輪胎設計過程中,根據同一名稱花紋縱橫向有效尺寸的差異調整來達到同種功能目的的花紋多樣性,也可以根據有效尺寸的調整改變為不同花紋。模具制造業也可根據本命名法的原理和取值原則,在同一命名下澆鑄或鉆削出不同的花紋模式。