轮胎是应用在车辆和机械设备上的一种橡胶制品,它通常安装在金属轮辋上,能够支承车身重量,缓冲外界的冲击,实现与路面间的接触,并且能够保证车辆的行驶性能。
轮胎类型：
目前绝大多数汽车采用充气轮胎。汽车充气轮胎分为有内胎式和无内胎式。有内胎式轮胎通常由外胎、内胎、衬带三部分组成,其明显特征是在外胎的里面有一个充有压缩空气的内胎。无内胎式轮胎俗称真空胎,与有内胎式轮胎相似,但是没有内胎及衬带,外胎是由气密性很强的橡胶层交织制成,气门嘴使用橡胶垫直接固定在轮辋上,空气直接充入外胎内,其密封性由外胎和轮辋来保证,其结构如图6-6所示。
有内胎轮胎的主要缺点是不适应高速行驶,高速行驶时温度较高,容易爆胎而造成安全事故。另外,内胎在伸张状态下,一旦穿刺便形成小孔,从而使轮胎压力迅速下降,直接导致轮胎性能失效。无内胎式轮胎没有内胎,消除了内外胎之间的摩擦,可使热量直接从轮辋散出,比普通轮胎降温20%以上。无内胎式轮胎在穿孔较小时,穿孔不会扩大,漏气缓慢,胎压不会急剧下降,仍能够继续行驶一定距离,提高了行驶安全性。另外,修理过程也比有内胎式轮胎容易,不需要拆卸轮辋。无内胎式轮胎能够较好地改善轮胎的缓冲性能,提高轮胎的使用寿命和车辆行驶的安全性,因此被广泛应用在轿车及轻型客车上。
按照轮胎结构不同,无内胎汽车轮胎分为斜交线轮胎、带束斜交线轮胎和子午线轮胎三种。斜交线轮胎胎体是由相互之间形成十字交叉状的织物线交织而成;带束斜交线轮胎是在斜交线轮胎结构的基础上附加了具有多条沿轮胎圆周方向安置的带束;子午线轮胎胎体的织物线不是相互交叉排列的,而是与外胎断面接近平行,像地球子午线一样排列,因此被称为子午线轮胎。三种类型的轮胎结构如图6-7所示。
斜交线轮胎和带束斜交线轮胎的特点是胎面和胎侧的强度大,但舒适性差,不适合高速驶,一般应用在比较老式的车辆上。子午线轮胎与斜交线轮胎的根本区别在于胎体结构,斜交线轮胎的胎体是斜线交叉的帘布层,而子午线轮胎的胎体是聚合物多层交叉材质,其顶层是数层由铁丝编成的钢带帘布,可减少轮胎被异物刺破的概率。子午线轮胎与斜线轮胎相比,具有较长的胎纹使用寿命和较好的燃油经济性,而且弹性大,缓冲性能好,附着性能高,承载能力大,不容易刺穿。其缺点是成本高,制造工艺要求高,而且轮胎侧面容易开裂容易导致汽车侧向稳定性变差。
另外,随着汽车对轮胎安全性的要求越来越高,目前越来越多的车辆使用防爆轮胎。防爆轮胎与传统轮胎的最大不同之处在于加强的轮胎侧壁或内部增加了防爆层。防爆胎的设计原理是利用坚固的侧壁提供支撑。为了防止轮胎爆胎后变形脱离轮辋,防爆轮胎的侧壁采用高耐热性的合成橡胶材料制成。即使轮胎失去气压,侧壁也能支撑车辆的质量,不会导致严重的变形。因此防爆轮胎爆胎后不会严重影响车辆的行驶,车辆可以继续行驶一段距离。防爆轮胎的轮辋也经过特殊设计,轮辋上的凸峰能够防止轮胎在压力突然下降后脱离轮辋。而另一种防爆轮胎的设计方案,则是在里面安装一个被称作固定圈的装置,这个固定圈可以从内侧支撑轮胎,从而使轮胎不至于被压坏,同时还能防止轮胎从轮胎垫圈上脱落。其结构如图6-8所示。
子午线轮胎结构：
子午线轮胎在结构设计上优于斜交线轮胎,具有良好的附着性能,高速行驶时散热也较快,不容易穿刺,缓冲性能也很好。当前绝大多数小客车采用子午线轮胎。本单元以子午线轮胎为例讲解轮胎的结构特点轮胎由胎面、带束层、帘线层、内衬、胎圈和胎肩等构成,如图6-9所示。
1.胎面胎面是轮胎与路面接触的部分,它具有良好的耐磨性、耐刺穿性、耐冲击性以及散热性。
胎面包括花纹、肋条、沟槽、凹坑、开槽、空隙比、磨损指示器等,结构如图6-10所示。
2.胎面花纹胎面花纹即轮胎胎面上各种纵向、横向、斜向组成的沟槽。轮胎花纹的主要作用是:增大轮胎与地面的摩擦力、降低胎噪、增强驾乘舒适性、为轮胎散热和排水、提升车辆操控性能以及提升视觉效果等。胎面花纹包括不对称的、对称的、和单方向的三种形式,如图6-11所示。
不对称的胎面纹式的子午线轮胎其内侧和外侧的胎面纹式是不同的,对称的胎面纹式子午线轮胎其横过胎面的纹式是一致的,胎面的两半侧有相同的设计纹式,这两种纹式的轮胎均能在两个方向转动。而单方向纹式的胎面具有单一的胎面纹式,只能向一个方向转动。
3.胎面沟槽轮胎沟槽是在胎面花纹块中的一些小的切槽。当轮胎在路面上行驶时,轮胎沟槽张开后可以产生更多的接触表面区域,从而增加胎面花纹块的柔韧性,并产生尖锐的边缘来增加牵引力。轮胎沟槽在干燥、潮湿、泥浆和雨雪的路面状况下均能提供牵引力,帮助车轮避免打滑。
4.凹坑凹坑的作用是用来疏散轮胎高速行驶时产生的热量,降低轮胎的温度。
5.开槽及空隙比开槽用来加强轮胎的排水能力。空隙比是胎面上开口空间所占的数量。开口空间越大轮胎的排水能力就越强;开口空间越小,轮胎与路面的接触面就越大,附着力也越大,但排水能力也会随之下降。
6.磨损指示器在车轮转向时,胎肩可以提供与路面连续的接触面,增大轮胎与地面的附着力。在轮胎两侧的胎肩部分有“▲”标记,其所指向的沟槽中有“磨损限度标记”,如图6-12所示。当“磨损限度标记”露出沟槽时,意味着轮胎寿命的终结,此时必须更换轮胎。
7.带束层在胎面与胎体之间的铁丝帘布称为带束层,其作用是提高胎面刚性、提高耐磨性、防止外部冲击损伤胎体。带束层还为轮胎提供了抵消离心力和侧向力的强度,并使轮胎足够柔软,以确保驾乘舒适性。
8.帘线层由细小的织物纤维黏合在橡胶上制成。这种帘子布在很大程度上决定了轮胎的强度。
9.轮胎内衬轮胎的内衬也称为气密层,它是由几乎无法渗透的丁基合成橡胶制成,可以防止轮胎内部空气泄漏。在现代无内胎轮胎中,这种材料替代了原来的内胎。
10.胎圈胎圈是轮胎的内边缘,它能够使轮胎与轮辋保持接触,将轮胎牢牢地固定在轮辋上。胎圈的周圈有一个铁丝圈,用于限制胎圈的膨胀,以保持轮胎内部空间的气密性。
轮胎标识：
轮胎标识一般都标注在轮胎的侧面上,这些标识包含了轮胎的厂家名称、生产日期、类型、尺寸、性能等参数。车辆对轮胎规格的要求是不同的,正确识别轮胎上的标识可以帮助我们选择正确的轮胎。
标识中的“P245/75R 16 109S”包含了轮胎的类型、尺寸、结构、载荷指数及速度等级参数,其代码及其含义如图6-13、图6-14所示。
1.轮胎类型在参数“P245/75R16109S”中,P表示乘用车轮胎,其他代号还有LT(用于轻型货车)和T(用作临时备胎)。在轮胎类型标识中,“ Tubeless”表示该轮胎为无内胎式轮胎,“ Tube Type”则表示该轮胎为有内胎式轮胎。
2.轮胎宽度数字245表示以毫米(mm)计算的轮胎宽度,轮胎的整体宽度是从两个边缘处的距离,如图6-15所示。
3.高宽比高宽比是轮胎高度与轮胎宽度之比的百分值。高宽比越大,表明轮胎的侧壁相对于其宽度较长;高宽比越小,表明轮胎的侧壁相对于其宽度较短。高宽比大的轮胎能允许侧壁偏转时有很大的柔韧性,增加了乘坐的舒适性;高宽比小的轮胎能有较大的接触面积,增加了稳定性能和行驶的控制能力。
4.帘线层在轮辋尺寸前面的字母表示轮胎的结构。R是子午线轮胎,B是带束斜交线轮胎,D是斜交线轮胎。
5.车轮尺寸车轮尺寸或者轮辋直径以英寸(in)为单位,是指从轮辋唇口到对边的轮辋唇口进行测量的。图6-14中轮辋的直径为16in。
6.载荷指数数字109是载荷指数,这个数字表示全充气的轮胎能够支撑的最大载荷量。载荷指数为109的轮胎表示能够支撑1030kg的最大载荷量。其他部分载荷指数见表6-1:
7.速度等级速度等级是一个字母标志,它表示了在正常状态下最大速度的工业标准。例如S表示轮胎能够承受180km/h的最大速度。其他部分速度等级见表6-2：
8.其他参数(1)性能等级如图6-16所示,轮胎标识中的" TREADWEAR 300”表示磨损标号,标号越大,抗磨损的能力就越高;“ TRACTION A”表示牵引力等级,牵引力等级表示了轮胎在潮湿的硬路面上停止行驶的能力,它分为AA、A、B和C四个等级,AA代表牵引力等级最高,C表示牵引力等级最低;" TEMPERATURE A”表示在温度等级,其分级为A、B和C。A、B级轮胎的耐温能力要比C级好。
(2)DOT标识DOT表示此轮胎符合美国运输部规定的安全标准。在DOT代码后面的字母和数字表示了制造厂商和工厂代码以及轮胎的生产日期,轮胎的生产日期以年和周来表示,如图6-17所示。
3)颜色标记新的轮胎和轮辋上面一般标有红色或黄色的圆形标记。红色标记表示此位置是轮胎纵向刚性最大的位置,它与轮胎的销售和维修关系不大。轮辋的黄色标记表示轮辋圆周上质量最大的部位,轮胎的黄色标记代表轮胎圆周上质量最小的部位。在更换轮胎时,必须将轮胎黄色标记与轮辋黄色标记对齐,才能使车轮在行驶中保持最佳平衡,如图6-18所示。
