一种静音舒适、安全行驶的SUV缺气保用轮胎

王平

摘 要：一种静音舒适、安全行驶的SUV。运用3P静音舒适技术（Pitch/Patch Balance Pattern）进行花纹优化设计，5PEC平衡轮廓设计技术（5 Point Equilibrium Contour ）进行轮廓优化设计，最后运用ISOM仿真及最优化设计（Integrated Simulation & Optimization Method）进行结构方案优化设计。最终成品轮胎的外缘尺寸、脱圈强度、耐久性能、高速性能均符合国家标准，实车性能与国际知名某C品牌基本相当，其中车内噪音性能好于某C品牌，零气压安全性能好于某C品牌。

关键词：SUV；缺气保用；静音舒适；安全行驶

SUV车型因车身高，视野好；底盘高，通过性好；四轮驱动，适合复杂路况等优点。越来越受到国内汽车厂家和消费者的青睐。缺气保用产品在一经推出后，即在欧洲流行了很多年，BMW旗下的所以车型均为缺气保用产品，奔驰旗下的产品也有越来越多的车型原配缺气保用产品。近年来，随着国内经济的飞速发展，汽车厂商和消费者越来越重视汽车使用的安全性能，缺气保用产品在国内市场发展迅速。众所周知缺气保用产品相比与非缺气保用产品相比，轮胎冲击强，不利于舒适性和噪音的实现。胎侧很厚，散热性能不佳，不利于高速性能的实现。同时缺气保用产品本身需要有很好的零气压耐久和安全性能，在设计和制造方面都具有很强的挑战性。本文将通过简要介绍255/55R18 109W XL规格的设计，来给大家展示相关的设计理念和思路。

1 产品定位

1.1 目标市场

为国内市场开发，产品需要满足GB相关规定。

1.2 目标车型

目标车型为原配缺气保用产品的中大型SUV车型BMW X5

1.3 目标性能

静音舒适性：卓越的车内噪音；极低的滑行噪音；极静的人感噪音；优秀的乘坐舒适性；更好的不良路面通过性。

安全行驶性：优异的干、湿地制动距离；优良的干、湿地操控性能；稳定的高速性能；可靠的零气压使用性能。

2 产品设计

2.1 3P舒适静音设计

3P舒适静音设计，即花纹排列及接地形状平衡技术（Pitch/Patch Balance Pattern）。通过调节花纹样式，接地区域，花纹节距，花纹节排以及接地压力分布之间的平衡，达到降低花纹与路面之间的接触压力的效果，同时优化过后的花纹具有分散和吸收路面噪音的功能。

2.2 5PEC平衡轮廓设计

5PEC平衡轮廓设计，即5点平衡轮廓设计（5 Point Equilibrium Contour ）。轮胎在轮廓结构设计过程中，通过调整胎圈的真圆度和带束层的真圆度使其达到同一平衡点，目的是想通过重要的金属骨架材料胎圈和带束层来稳定轮胎的平衡。有效抑制了轮胎的变形并且达到均匀的接地，提高了轮胎的操控性和安全性。

2.3 ISOM仿真及最优化设计

ISOM仿真及最优化设计，即基于有限元的仿真及最优化理论（Integrated Simulation & Optimization Method）。在轮胎设计初期，通过有限元的模拟分析，建立轮胎的数据模型，通过加载合适的负载与路况，输出符合实际的技术参数，供给设计者评价轮胎的设计效果。最终通过不断的设计完善，达到轮胎的最优化设计。这种设计理念可以大大减少轮胎的研发支出，缩短轮胎的开发周期，同时最优化的轮胎设计可以达到接地更优化，受力均匀，使用寿命提高等效果。

2.4 轮廓设计

本产品名义断面为255是典型的高断面宽轮胎。为了保证接地面的大小和应力分布均匀，冠弧采用了大弧度和多段弧的设计，保证了轮胎具有优秀的抓地力，均衡的磨耗性能等优点。为了保证轮胎和轮辋的装配性能，本产品的TBW采用了放大设计，保证了轮胎能够方便的装到轮辋。D-DIA采用了适当的过盈配合设计，在保证气密性和脱圈性能的同时保证了轮胎便于安装。钢圈宽度采用加宽设计，保证了轮胎的零气压安全性能。

2.5 花纹设计

非对称花纹设计，同时优化内外侧块比例，使得外侧具有极佳的抓地力和转弯的响应性，有利于操控稳定性、转弯更及时。二合一的花纹块设计，在保证花纹刚性的同时，兼顾了噪音和舒适性的实现，达到了操控与舒适的完美平衡。当轮胎转向时，由于惯性力和行驶方向发生改变，车辆的负载转移到轮胎的外侧，这个时候由于外侧刚性强，轮胎变形更小，使得转弯更加精准有效。于此同时车辆在roll方向的下沉小，使得转弯更平顺，安心感强。4条宽大的主沟使得轮胎在雨天能够更有效的破去路面水膜和排出积水，保障雨天行驶的安全性。细小的钢片平衡了内、外侧花纹的刚性，保证磨耗更加均匀的同时能够有效降低了轮胎与路面的冲击，降低噪音，提升了乘坐的舒适性。3D横沟切角分散了花纹块与路面接触时的撞击力，降低噪音的同时提高了轮胎与地面的接触面积，使得轮胎的抓地力得以提升。3D沟槽在不牺牲轮胎刚性的同时，增加了轮胎的边缘密度，不牺牲操控性能的同时提升了湿地抓着力。

2.6 胎侧设计

光胎侧与阴刻滚花的搭配设计，使得胎侧样式更加简洁大方。赛车旗状网格设计，与赛事基因完美结合，科技感十足。胎面、胎侧均采用弹簧气孔套设计，无小辫子更加美观。

2.7 结构设计

采用了多重缠绕的无接头高强度KEVLAR（防弹衣材料）冠带层，使得轮胎高速行驶更加稳定，更耐刺轧。采用了双层2+2*0.3高强度HT钢丝带束层，增强了胎面的刚性，具有极佳的高速性能和抗刺穿性能。采用了加入了特殊橡胶成分的内衬层，具有透气率低、耐曲挠、生热低等特点，使得轮胎经久耐用。采用了双层1650D/2高模量、低生热人造丝帘布高反包设计，保证轮胎高速尺寸稳定性的同时具有极佳的抗冲击性能。采用了高硬度、低生热、耐曲挠的支撑胶，确保了低气压状况下的安全行驶。采用了特殊的轮辋保护，避免轮辋触碰路石等尖锐物，有效的保护轮辋。采用了高强度KEVLAR（防弹衣材料）补强层，提升操控和刹车性能的同时提升低压耐久性能。采用了高硬度低生热的三角胶，保证了出色的操控性能和刹车性能。

2.8 配方设计

全新高性能耐磨胎面胶配方，采用弹性较好的橡胶分子与基本粒径为纳米级的补强炭黑，极大提高了轮胎的耐磨性能；同时融入了高苯乙烯含量的合成橡胶与高抗湿滑功能性树脂及高分散白炭黑，在不损失滚动阻力情况下，提供优越的干湿地抓地力，保证轮胎安全操控。

3 性能验证

3.1 法规性能

法规性能满足我司标准，比GB标准更加严苛。

3.2 实车性能

实车性能与国际知名某C品牌基本相当，其中车内噪音性能好于某C品牌，零气压安全性能好于某C品牌。

结束语

本产品通过精心的设计和严苛的成品轮胎试验验证，成品轮胎性能不输国际知名大品牌，车内噪音和零气压工况下的安全性能尤為突出。提升了我司的市场竞争力，为我司带来了较好的经济收益。