1.前言
经过几十年的发展,轮胎花纹朝着功能精细化发展,有多种不同的分类方式,其中,按照使用季节分为夏季花纹、冬季花纹和全季花纹,下面对这三款花纹进行性能对比分析。
2.花纹介绍
夏季花纹:又称普通轮胎花纹,用于普通轮台,在春夏秋三季的正常气温下使用时,有优异的干湿地险能,在冬季零下环境时,各项性能下降严重。
冬季花纹:又称雪地花纹,用于冬季轮胎,在冬季严寒地区或积雪较深地区,仍能提供抓地力,但是在常温使用时,存在磨损快且滚动阻力大的问题,会导致车辆更换轮胎频繁且油耗高。
全季花纹:又称四季花纹,用于全季轮胎,一年四季均可以使用,在冬季零度以下少雪时,同样能保持较优的冰雪地性能。
3.测试内容
测试过程中,不同花纹样式的轮胎,使用的测试车辆、测试条件及测试方法完全相同,其中干地/湿地制动项目在常温环境下测试,冰地/雪地性能在寒冷环境下测试。
4.测试结果
(1)夏季花纹在常温下性能有绝对优势。常温测试的干地制动和湿地制动项目,比全季花纹性能分别提高10.3%和16.6%,比冬季花纹性能分别提高18.3%和24.2%。夏季花纹的大花纹块设计,能在常温下提供优异的抓地性能。
(2)冰地性能与花纹样式关系较小。不同类型的花纹,冰地性能差异在5%以内。在光滑的冰面,轮胎抓地力大小取决于胎面胶料与冰面的摩擦系数大小。
(3)雪地性能与花纹关系较大。尤其夏季花纹的雪地性能下降严重,平均下降21%。横向细小沟槽对轮胎在雪地路面的排雪和抓地起到至关重要的作用。
5.讨论分析
花纹设计开发中的参数很多, “海陆比”是所有花纹开发中必不可少的一个参数。计算海陆比时,不考虑细小沟槽的影响。
轮胎实际使用过程中,横纵沟槽和细小沟槽共同分割冠部花纹块,直接影响花纹块整体刚性,进而影响车辆性能。为了量化不同类型花纹产生的冠部性能差异,使用有限元的方式,将冠部细分网格,模拟花纹块滚动过程,仿真计算不同类型花纹的冠部整体刚性。
将花纹设计参数、仿真结果及车辆性能参数进行对比分析,量化不同类型花纹设计参数对车辆性能影响的程度,见表。
6.结论
(1)对3条主纵沟的全季花纹和冬季花纹,当纵沟面积占比增加9%时,湿地性能提升8%;当花纹块平均增加48%时,冠部刚性增加56%,干地性能提升8%。
(2) 4条主纵沟的夏季花纹比3条纵沟的花纹,纵沟占比可增加约60%,湿地性能提升约20%;花纹块平均面积增加约3.6倍,干地性能提升约14%,雪地性能下降19%。