225/55ZRF17 97Y缺氣保用全天候轎車輪胎的設計

李仁國，朱作勇，高貴平

（山東興鴻源輪胎有限公司，山東 臨沂 276200）

作為汽車構造中的重要功能與安全部件，在汽車高速行駛中，輪胎的突然爆破失壓很容易造成車輛失控，給行車安全帶來重大威脅[1-2]。缺氣保用輪胎因其加強的胎側具有良好的支撐作用，使輪胎在被刺扎后仍能保持一定的輪廓和行駛性能，可以確保行車安全。隨著人們安全意識的不斷提高，缺氣保用輪胎以其優異的行駛安全性，越來越受到汽車廠商和消費者的青睞[3]。

為滿足市場需求與優化公司產品布局，我公司展開缺氣保用全天候系列輪胎的研發。本工作介紹我公司225/55ZRF17 97Y缺氣保用全天候轎車輪胎的設計思路及應用效果。

1 技術要求

根據ETRTO—2014《歐洲輪胎輪輞標準》及GB/T 2978—2014《轎車輪胎規格、尺寸、氣壓與負荷》，確定225/55ZRF17 97Y缺氣保用全天候轎車輪胎的設計技術參數為：充氣外直徑（D′）680（673～687）mm，充氣斷面寬（B′）233（223～242）mm，標準充氣壓力 250 kPa，負荷指數 97，標準輪輞 7J，速度級別 Y。

2 結構設計

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

根據我公司施工方案特點及材料特性，D取678 mm，因較厚的支撐膠及加強層的影響，其胎側不易伸張，B取240 mm。

2.2 行駛面寬度（b）和弧度高（h）

為兼顧高速性能、操控性能及耐磨性能等要求，本設計b取186 mm。h起到調節輪胎接地印痕的作用。考慮到b取值較大，h也應取較大值，以均衡接地壓力分布，避免胎面異常磨損，本設計h取7.28 mm。

2.3 胎圈著合直徑（d）和著合寬度（C）

缺氣保用輪胎失壓后胎圈部位受力增大，脫圈風險增加。因此應提高胎圈與輪輞的過盈配合量，本設計d取433.2 mm。

根據缺氣保用輪胎失壓后胎圈部位受力增大的特點，應使應力上移，故C值放大25.4 mm（1英寸）設計，為203.2 mm。

2.4 斷面水平軸位置（H1/H2）

斷面水平軸位置對輪胎應力分布影響很大，為避免應力集中于下胎側，需要將斷面水平軸上移，結合C取值，H1/H2為1.03。

2.5 胎面花紋

胎面花紋偏向舒適型設計（見圖1）。花紋深度為8.2 mm，花紋飽和度為68%，采用5種節距設計，花紋周節數為70，有利于降低噪聲，采用非對稱花紋設計，兼顧操縱性及抓著性能。多鋼片設計有利于切割水膜，提高濕地抓著性能。4條主溝設計使花紋排水性能更加優異。

圖1 胎面花紋展開示意

3 施工設計

3.1 胎面

胎面采用三方四塊設計，胎面膠具有耐磨、抗撕裂、低滾動阻力、抗濕滑等性能；基部膠采用低生熱配方，以降低胎冠部位熱老化脫層的風險；翼膠采用耐屈撓、耐老化配方。

3.2 胎體

為便于生產加工，穩定產品質量，胎體采用兩層1670dtex/2聚酯浸膠簾布，安全倍數超過公司標準要求。采用1#胎體高反包，反包端點超過水平軸15 mm，2#胎體低反包，低于三角膠15 mm設計。端點合理分散，避免應力集中。

3.3 帶束層與冠帶層

帶束層采用2＋2×0.30HT鋼絲簾線，裁斷角度為34°；冠帶層采用1400dtex/2錦綸66浸膠簾布，兩層平鋪設計，有利于提高輪胎的高速性能及胎冠部位的強度。

3.4 下胎側加強層

缺氣保用輪胎失壓后胎圈部位應力增大，故需要高剛度的胎圈，本設計采用1400dtex/2錦綸66浸膠簾布增強，裁切角度為35°，成型貼附在三角膠外側與反包胎體之間，加強層上下端點與其他各端點錯開。

3.5 胎圈

胎圈采用1.295HT回火胎圈鋼絲，排列方式為5-6-5-4，六邊形結構，底面較寬，使輪胎與輪輞配合更加穩固，安全倍數超過公司內控標準要求。

3.6 成型

成型采用二次法成型機，成型鼓采用錐形鼓，其兼容性好，可減少更換工裝。成型鼓寬度為371 mm，成型鼓周長為1 532 mm。采用冠包側工藝。

3.7 硫化

采用1 219.2 mm（48英寸）B型雙模液壓硫化機，氮氣硫化。硫化條件為：外溫 174 ℃，內溫205 ℃，氮氣壓力 2.1 MPa，總硫化時間 24 min。

4 成品性能

4.1 外緣尺寸

外緣尺寸按照GB/T 521—2012《輪胎外緣尺寸測量方法》測試，將輪胎安裝在標準輪輞上充氣測量，測得D′為681.8 mm，B′為232.2 mm，接近設計標準中值，滿足內控標準要求。

4.2 強度性能

強度性能按照GB/T 4502—2016《轎車輪胎性能室內試驗方法》測試，試驗條件為：充氣壓力220 kPa，壓頭直徑 19 mm。測試第5點破壞能為470.7 J，為標準值的159.6%，且5點均未壓穿。滿足內控標準要求。

4.3 耐久性能與低氣壓耐久性能

輪胎耐久性試驗充氣壓力為180 kPa，運行34 h停機檢測，并調整充氣壓力為140 kPa，停放2 h轉入低氣壓耐久性試驗，成品輪胎耐久性/低氣壓耐久性試驗結果如表1所示。

從表1可以看出，輪胎的耐久性及低氣壓耐久性試驗累計行駛時間為63 h。成品輪胎的耐久性能/低氣壓耐久性能達到企業內控標準要求。

表1 成品輪胎耐久性/低氣壓耐久性試驗結果

4.4 高速性能

高速性能按照GB/T 4502—2016測試，輪胎充氣壓力為320 kPa，試驗結果如表2所示。

從表2可以看出，輪胎的高速性能試驗累計行駛時間為103 min。成品輪胎的高速性能達到內控標準要求。

表2 成品輪胎高速性能試驗結果

4.5 歐盟ECE R117測試

根據歐盟ECE R117法規，成品輪胎性能檢測結果如表3所示。

從表3可以看出，成品輪胎性能均滿足歐盟法規和我公司內控標準要求。

表3 成品輪胎歐盟ECE R117法規測試結果

5 結論

225/55ZRF17 97Y缺氣保用全天候轎車輪胎充氣外緣尺寸、強度性能、耐久性能、低氣壓耐久性能和高速性能均達到國家標準和公司內控標準要求。歐盟ECE R117測試表明成品輪胎滿足歐盟法規和公司內控標準要求，符合開發預期。