轮胎花纹的相对尺寸命名法

王 臻,籍建明

(1.焦作技师学院 ,河南焦作 454002;2.风神轮胎股份有限公司 ,河南焦作 454003)

轮胎花纹的命名长久以来没有统一的、科学的、系统的方式,不仅制约着生产环节的工艺控制,也给使用环节的消费者带来诸多茫然和不便。探讨一种更科学的命名标准,不仅有利于轮胎的消费和销售,也利于轮胎花纹的设计和生产。

本文所提倡的一种命名法权且称为相对尺寸法。

1 相对尺寸法简介

以最常用的花纹 (见图1)为例说明如下:

图1 轮肥常用花纹

该花纹实际尺寸为:纵向花纹块边棱尺寸和为1 055 mm;横向花纹块边棱尺寸和为 552 mm;它的315/80R22.5规格的花纹代号可表示为“3.29×1.75”。

式中“3.29”表示所有花纹块纵向有效尺寸之和 (1 035 mm)与该规格轮胎名义断面宽 (315 mm)之比值(3.29),取小数点后两位有效数字。该数值的整数部分可以理解为纵向花纹沟条数,与原来“形象呼图法”谓之“三道沟”趋于一致,直观且有据。小数部分说明该花纹有胎肩散热花纹或间杂横向花纹。花纹块纵向有效尺寸之和 (单位:mm)与轮胎名义断面宽 (单位:mm)的商表征的是轮胎花纹的防侧滑性能。

“＊”是隔离符号。以表示前后数据的不同性质。也表示“乘积”,假借前面“纵向有效尺寸”与后面“横向有效尺寸”相乘,来表示花纹形式整体的复杂性。

“1.75”表示所有横向花纹块有效尺寸和 (552 mm)与该规格轮胎名义断面宽 (315mm)之比值(1.75),取小数点后两位有效数字。该数值整数部分说明该花纹有一道横向通直花纹沟,或散状分布花纹沟组合作用相当于一道横向通直花纹沟的作用,小数部分同样说明花纹有间杂纵向花纹。花纹块横向有效尺寸之和 (单位:mm)与轮胎名义断面宽 (单位:mm)的商表征的是轮胎花纹的驱动或制动性能。

上面花纹代号中皆用纯粹数字表示,是花纹真实尺寸数据的比值,可结合轮胎规格表示式中的“断面宽”值来还原计算出其真实有效值。上式中涉及的概念和数值的来源 (尺寸数值测量取值的方法)详细说明如下:

①“花纹块”是指在轮胎行驶面上凸起支撑轮胎并与地接触的部分,与凹陷下缩的“花纹沟”相间形成“胎冠花纹”。花纹块的形状理论上可以是无限多的,其功能作用随设计形状的差异也大相径庭。

②所谓“纵向”是轮胎旋转方向,也就是轮胎行驶面中心线构成圆环的切线方向,它与“横向”是相对的。横向就是指与汽车车轮旋转轴中心线平行的方向。轮胎行驶面上的“纵向”与“横向”呈经纬线方式的垂直状态。

③“有效尺寸”包括两层含义:

一是指标本花纹块的有效边棱尺寸,该“边棱”指花纹块与花纹沟相间形成的边棱。标本花纹块只选取对轮胎驱动、制动、附着性能起作用的四壁长度大于 2 mm的花纹沟与花纹块形成的边棱尺寸;在花纹块上切下的部分壁棱长度小于 2 mm的刀槽主要功能是辅助调整带束结构,该切槽花纹沟与花纹块形成的边棱长度忽略不计。

二是指花纹块有效边棱的投影尺寸。投影尺寸是将花纹块边棱置于纵横向自然坐标中,以其一端为坐标原点,另一端的纵坐标值和横坐标值的绝对值,它忽略了边棱的具体曲折形态,截弯取直,分为纵向尺寸和横向尺寸。

④“有效尺寸之和”表示的是在选取胎面范围内所有纵向花纹块边棱单侧投影尺寸的加和。“选取胎面范围”为长和宽均为轮胎实际胎面宽 (一般小于轮胎名义断面宽)的正方形区域。因为轮胎周向所有花纹块多而杂,而且根据轮胎均衡和对称理论,在整个周向行驶面上花纹块是重复出现的,我们没必要对所有花纹块边棱进行测量,而是界定在轮胎一次着地面、或相当于轮胎正常工作面的“理论面”内选取代表性花纹块进行测量。该理论面与轮胎活络模具的单片模具所雕刻花纹面接近(活络模具单片可能稍长),本文为了便于对比纵横花纹块的驱动和防侧滑性能,选纵横向长短一致的正方形接地面为参照面。即将轮胎这一理论“着地面”内各种花纹块的纵向前侧壁棱投影长度予以计量,并一一相加。

所谓“单侧”是指测量花纹块行驶方向一侧边棱长度。花纹块一般有上下左右四边棱,本文只选上边或右边的边棱进行测量统计。一般轮胎的向前的驱动性能与其反向的制动性能是等同的,同样,轮胎向左侧的防侧滑性能与轮胎向右侧的防侧滑性能是一致的。我们选取了相当于轮胎所有花纹块边棱的一半来标定其性能。

“相对比值”是“有效尺寸之和”除以轮胎“名义断面宽”之商。之所以用名义断面宽代替轮胎胎面实际断面宽,是便于与轮胎规格结合还原花纹块边棱实际投影尺寸;另外原因就是轮胎企业在生产同等规格 (同等名义断面宽)的轮胎时采取 (设计)的实际胎面宽有差异,却不妨同种比例的花纹采用同一命名。实际测量选参照面与理论计算参照面略有差异,统一选“名义断面宽”是一致的。

通过以上方式命名轮胎花纹简单而实用。形式上就是两个含两位小数的数值相乘。使用者完全可以撇开数值的来源 (由花纹设计者或技术人员来测定),仅从数值大小来判断轮胎花纹功能即可。

2 相对尺寸法的便利性

以上命名方式表达了花纹包含的具体的轮胎信息。既有抽象性,又有具体性,不仅指导下游消费者易于选择产品时区隔,也能在轮胎生产中有实际指导意义。相对尺寸法命名能有以下优越性:

2.1 便于用户选用轮胎

根据上述数据,可以简单计算出轮胎的使用性能。

对于轮位选择,可用纵向名义尺寸与横向名义尺寸相除。比值大于 1,说明纵向尺寸之和大于横向尺寸之和,花纹即适应于安装在导向轮轮位和拖车轮轮位;比值等于 1或接近于 1,说明花纹是混合花纹;比值小于 1,说明横向边棱多于纵向边棱,还是安装在驱动轮轮位为好。

如上例 3.29＊1.75花纹,其纵向尺寸 3.29大于横向尺寸 1.75,比值 1.88远大于 1,可以判定该花纹主要作用是防侧滑,应选作长途路面的导向或拖车轮位。

对于路况选择,可根据纵向名义尺寸与横向名义尺寸的“乘积”数值大小来判断。乘积越大,说明花纹块与花纹沟交错形成的边棱越多,花纹块相对“细碎”,利于散热或减少生热,多为高速路或优质公路型花纹;乘积越小,说明花纹块与花纹沟形成的边棱越少,花纹块相对“粗大”,积聚热量多且不利于散热,必为越野型或矿用型路面花纹。

本文初步认为:乘积大于 4,建议用于长途优质路面;乘积在 1～4之间,为中长途混合路面使用花纹;乘积小于 1,用于非公路矿山工地路面。当然,目前还只是作者主观界定,具体取值范围还要根据进一步实践来验证和明确界定。

如 3.29＊1.75花纹,纵横向名义尺寸乘积为5.76,数值大于 4,可用于长途优质路面。客户使用轮胎不用再费心考虑各个厂家的花纹手册,而是依据统一的花纹名式,分析其纵横向花纹的名义尺寸,结合自身车辆导向轮 (拖车轮)、驱动轮的轮位要求,和运输货物的路况,进行选购和配装轮胎。

2.2 便于所有轮胎生产企业统一轮胎花纹称谓

目前各个企业的花纹可逐步分别测量并更换目前命名,只要相对尺寸整数部分或小数点后一位数值相同的,可列为同种花纹。在轮胎生产和销售环节中,轮胎花纹接近的,便于统一测量、存放、定价和调用;在整个轮胎企业处于过热竞争的情况下,也便于轮胎企业将来整合时的技术交流与合并,不会造成轮胎模具的浪费。

在轮胎设计过程中,根据同一名称花纹纵横向有效尺寸的差异调整来达到同种功能目的的花纹多样性,也可以根据有效尺寸的调整改变为不同花纹。模具制造业也可根据本命名法的原理和取值原则,在同一命名下浇铸或钻削出不同的花纹模式。