225/40ZR18 92Y超高性能轎車子午線輪胎的設計

譚世軍

（肇慶駿鴻實業有限公司，廣東 肇慶 526238）

近年來，隨著世界各國道路條件的不斷改善和汽車制造技術的不斷提高，人們對于汽車行駛速度的要求越來越高，這需要輪胎的高速性能進一步提升。為滿足市場需求，我公司不斷開發出更高速度級別的轎車輪胎，其中Y速度等級輪胎是目前轎車輪胎最高速度級別，現將225/40ZR18 92Y超高性能轎車子午線輪胎的設計情況介紹如下。

1 技術要求

225/40ZR18 92Y超高性能轎車子午線輪胎為Y速度等級輪胎，需要滿足GB/T 4502—2016要求：轎車輪胎從靜止狀態在10 min內加速到300 km·h-1以上的最高速度，并以最高速度行駛5 min。根據歐洲輪胎輪輞技術組織標準手冊（ETRTO）2016和GB/T 2978—2014，確定該規格轎車子午線輪胎的技術參數如下：標準輪輞 8J，充氣外直徑（D′）637（632～642）mm，充氣斷面寬（B′）230（221～236）mm，最大充氣壓力290 kPa，最大負荷 630 kg。

2 結構設計

2.1 外直徑（D）和斷面寬（B）

子午線輪胎由于胎冠帶束層和冠帶層的雙重箍緊作用[1-2]，充氣后輪胎外直徑伸張較小，同時對應斷面寬會略微減小，因此本設計D取635 mm，外直徑膨脹率（D′/D）取1.003，B取236 mm，斷面寬膨脹率（B′/B）取0.975。

2.2 行駛面寬度（b）和外輪廓曲線

輪胎的外輪廓對其各項性能起到非常重要的作用，影響其負荷、耐久和高速性能。輪廓曲線設計時結合了國內外前沿設計理念以及我公司多年來的成功設計經驗，胎冠弧度R1和R2分別為680和260 mm，b為198 mm。

2.3 胎圈著合直徑（d）

由于轎車輪胎使用5°J型輪輞，為保證胎圈與輪輞配合的緊密性以及汽車在高速行駛過程中輪胎和輪輞不打滑移位，胎圈與輪輞采用過盈配合設計，d取460.9 mm，胎圈曲線采用雙角度設計，一段角度取7°，二段角度取15°。

2.4 輪胎零點半徑（r0）

充氣輪胎行駛過程中在負荷作用下胎側不斷發生屈撓運動，胎側屈撓點會影響輪胎的耐久性能。在輪胎結構設計過程中合理設計r0能提升輪胎的耐久性能，本次設計r0取272.95 mm。

輪胎斷面輪廓如圖1所示。

圖1 輪胎斷面輪廓示意

2.5 胎面花紋

為滿足輪胎的排水性能、抓著性能、滾動阻力和噪聲要求，采用4條縱溝加橫溝的單導向花紋設計，采用3種節距設計，花紋深度為8.1 mm，花紋飽和度為68.9%，花紋周節數為55。

胎面花紋效果如圖2所示。

圖2 胎面花紋效果示意

3 施工設計

3.1 胎面

采用白炭黑膠料配方胎面，以降低滾動阻力[3]，同時采用平胎面設計，以改善胎面花紋圓角。

3.2 帶束層和冠帶層

帶束層的材質和簾線裁斷角度對輪胎高速性能的影響很大，本次設計帶束層采用2＋2×0.30HT鋼絲簾線，簾布裁斷角度為30°，以滿足輪胎300 km·h-1的高速性能。

冠帶層使用2層1400dtex/2錦綸66浸膠簾布，采用雙層滿纏的纏繞方式以提高其束縛能力。

3.3 胎體

在保證胎體安全倍數滿足要求的前提下，胎體采用1層1670dtex/2 58E加密聚酯浸膠簾布，同時為提高輪胎的抗撞擊能力采用簾布高反包設計。

3.4 胎圈

鋼絲圈采用Φ0.96 mm胎圈鋼絲，采用單根鋼絲纏繞方式生產，排列方式為4-5-6-5-4，鋼絲圈為六角形。胎圈采用高度為20 mm的三角膠。

3.5 成型和硫化

采用一次法成型機成型。采用液壓硫化機硫化，硫化條件為：外溫（178±3）℃，內部蒸汽溫度（205±5）℃，熱板蒸汽壓力（0.85±0.1）MPa，氮氣壓力（2.4±0.1）MPa，總硫化時間13 min。

4 成品性能

4.1 外緣尺寸

成品輪胎外緣尺寸按GB/T 521—2012《輪胎外緣尺寸測量方法》測量。安裝在標準輪輞上的輪胎在標準充氣壓力下的D′和B′分別為636和229 mm，均符合設計要求。

4.2 強度性能

按照GB/T 4502—2016《轎車輪胎性能室內試驗方法》進行強度性能試驗，試驗條件為：壓頭直徑 19 mm，充氣壓力 220 kPa，環境溫度 28℃。試驗結果表明，輪胎的破壞能為459.4 J，試驗結束時輪胎觸及輪輞未損壞，強度性能良好，符合設計要求。

4.3 脫圈阻力

脫圈阻力按照GB/T 4502—2016測定。試驗結果表明，輪胎的脫圈阻力為15 977 N，達到設計要求。

4.4 耐久性能

按照GB/T 4502—2016進行耐久性試驗，試驗條件和結果如表1所示。

從表1可以看出，輪胎累計行駛時間為67.5 h，試驗結束時輪胎未損壞，符合國家標準要求。

表1 成品輪胎耐久性試驗條件和結果

4.5 高速性能

高速性能按照GB/T 4502—2016測定，試驗條件和結果如表2所示。從表2可以看出，輪胎以最高速度310 km·h-1行駛了5 min，試驗結束時輪胎未損壞，輪胎高速性能良好。

表2 成品輪胎高速性能試驗條件和結果

5 結語

225/40ZR18 92Y超高性能轎車子午線輪胎的充氣外緣尺寸、強度性能、耐久性能、高速性能和脫圈阻力均符合相應設計和國家標準要求，其產品利潤空間更大，提高了公司的經濟效益。同時，225/40ZR18 92Y超高性能轎車子午線輪胎的成功開發豐富了公司Y速度級別輪胎規格，并積累了寶貴的設計經驗。