卡车轮胎防溅水安全技术.doc

NTRCINATIONAL TRANSPORTATIONRESEARCH CENTER，INCORPORATED载重车辆安全调查COOPERATIVE AGREEMENT #DFH61-03-X-00030最终报告：任务 2003-E2卡车轮胎防溅水安全技术PREPARED FOR：U.S.DEPARTMENT OF TRANSPORTATIONFEDERAL HIGHWAY ADMINISTRATIONTURNER-FAIRBANK HIGHWAY RESEARCH CENTERFEBRUARY28，2006卡车轮胎防溅水特色米其林275/80R22.5 XZA2 防溅水轮胎的开发与测试David Presley 米其林美国研究开发中心概要米其林开发了一种具有社会责任的新型卡车轮胎技术，名叫防溅水(美国专利号：6, 460,584 B1) 。此技术已经应用在275/80R225 XZA2防溅水轮胎上，并已开始在北美市场上销售。这项技术的主要优势在于当车辆通过积水路面时，利用轮胎降低溅水高度和水的溅射轨道。该轮胎的开发与确认测试已由米其林美国研究开发中心完成。该轮胎具有独特的肩部/胎侧轮廓（脊骨），脊骨的作用是溅水调节作用(见Photol&2)。通过这个独特的肩部使溅水流量改变方向以此来改变溅水量与高度的关系来降低溅水高度。这个设计的好处包括改进即将通过和正在通过车辆的能见度，改进了驾驶员利用车辆侧面反光镜的可见度。Photo lPhoto 2介绍防溅水脊骨加在防溅水轮胎275/80R225 XZA2有连续数字的一侧。该侧与DOT标志侧相对。必须要求将该轮胎有防水脊骨侧安装在外侧，那样在车辆通过多积水路面，前轮进入积水区域时，防溅水脊骨可以起到导向作用。因此，防溅水脊骨改进驾驶能见度的作用可以很好得运用到轮胎上。米其林也提供防溅水轮胎的不同类型脊骨膜（仅单侧有）在行驶过程中最大尺寸的定义。这个设计指南是轮胎和轮辋合作协会（T&RA）认可的，它还经常被车辆制造商有计划的使用，来设计两条轮胎之间的间隙。这个定义标准可以在T&R工程设计信息手册第3-31页找到，为美国公共道路防溅水技术的开发提供了鉴定标准。该轮胎仅有一侧具有防溅水脊骨。因该安装在车辆外侧表面来减少飞溅，预防和操纵/悬架及汽车结构发生冲突。为了胎面翻新，在第二次及以后汽车大修维修双轮中心距和轮胎翻新清理轮胎时，防溅水脊骨应被完全移除。这个文件将在美国运输部、公路联合行政部门、公路环境协会研究中心合作协议（#DTFH61-03-X-00030）上论述与轮胎测试有关的纲要。实验与开发根据上文的提议，下列表格1中的各项测试是引导每一阶段某一任务(国内路面测试和总结报告) 实验设备测试轮胎滚动阻力与温度耐久 1（速度）耐久 2（转角）臭氧测试轮胎印痕和接触压力路面测试路边石摩擦胎侧抗裂性（至2006.03.31未利用到）溅水高度测试溅水量测试溅水视频录象Table 1轮胎滚动阻力与温度275/80R22.5 XZA2 轮胎的防溅水脊骨是不对称轮廓，需要在轮胎的一侧多加一些橡胶(见diagram A)。增加橡胶到胎面和胎肩能迅速的得到温度和滚动阻力方面的设计确认。橡胶种类和重量的增加引起温度和滚动阻力的提升。 此 处 省 略 一 张 图diagram A四条防溅水轮胎被测试，滚动阻力和胎面温度数据在图B和C中能看到， 275/80R225 XZA2轮胎的防溅水脊骨对滚动阻力方面未产生大的影响。这个结果对防溅水技术是有利的。滚动阻力提高会涉及到燃料的增加。滚动阻力5.555.545.545.535.535.52防溅水轮胎 (平均值)对比轮胎 (平均值)5.515.515.525.505.505.49(kg/ton)diagram B(note: kg/ton is the rolling resistance coefficient and represents the rolling resistance resistance force (kg) normalized per metric ton of load (1000kg), witness 275/80R225 XZA2)温度与滚动阻力值之间是相互关联的。胎面温度有防水脊骨的一侧是较高。胎面两侧温度以2.5的差值有规律的增长。温度的增长是预期的，不产生大的影响，因为这个温度远低于对轮胎耐久性产生影响的温度。（C）96949290888684808278 S/N 中心 S/O 位置diagram C轮胎耐久1（速度）测试也评估防溅水轮胎275/80R225 XZA2短时间内的速度耐久性能。两条轮胎在同样速度的增长下获得的数据是相同的。在93.8英里时速下因胎冠脱层停止。这条轮胎的最大设计时速是75英里每小时。轮胎耐久 2（转角）在这个评价中，轮胎间隔受到垂直和横向两个方向力量的作用，以此维护轮胎温度直到胎面磨损。驾驶角度需要产生不断变化的横向力，直到轮胎磨损和轮胎部件开始脱层。在这个测试中，两条275/80R225 XZA2防溅水轮胎被评价。两条轮胎的驾驶角度对比距离图是相似的(见diagrams D.1，D.2)。在最后阶段的距离中实验数值还是很好地控制在实际应用驾驶允许的数值范围。此 处 省 略 两 张 图每次交互驾驶角度循环需要较小的驾驶角度产生Y方向力量设置点。由于在实验中因胎面磨损花纹深度的减少，在最后阶段是很明显的，驾驶角度开始爬升的很微小。这是带束层开始脱层，此时需要较大的驾驶角度获取相同的Y方向力。在这个实验中距离和失效模式观测与预期结果是一致的。臭氧测试两条275/80R22.5 XZA2 防溅水轮胎在富含臭氧的空气中进行应用扭距测试.。这个测试情形对胎侧制造出额外的扭伤，并且高浓度的臭氧过早地老化应力面橡胶。测试结果表明轮胎对臭氧没有敏感度。胎侧字母文字和轮廓保持完好，没有发现裂纹。防溅水脊骨依然保持柔韧，外形结构和性能没有改变。(见 photos3&4)Photo 4Photo 3轮胎印痕和接触压力275/80R22.5XZA2防溅水轮胎印痕与接触压力测试已完成。样胎实验提供了微小的纵向刹车力和低的压力值(见 figures 1, 2.1, 2.2)，得到一个均衡的轮胎印痕。这些样胎的测量展现了该产品的性能。最佳的轮胎优化印痕对于防溅水轮胎（甚至已磨损）是能够做到的。Figure l防溅水脊骨侧Figure 2.lFigure 2.2Avg. Longitudinal Force (daN) Avg. Longitudinal Stress (daN/cm2)防溅水脊骨侧 防溅水脊骨侧路边石摩擦车辆路边石摩擦/攀爬测试已完成，实验由一组设定的攀爬、跌落路边石次数组成。首先将轮胎在车辆上使用到标准的工作温度，然后评价胎肩的耐久性。关注防溅水脊骨是肩部轮廓对路边石的敏感程度。防溅水脊骨被证实是非常耐用的。脊骨轮廓没有存在破损和永久变形的情况。 下面的照片显示了防溅水脊骨在路边石摩擦实验中的磨损位置。 (见 photo 5).Photo 5胎侧抗裂性此实验结果未用到。实验正在进行中，2006年3月31日左右应该可以利用。溅水高度测试与开发为了评价275/80R22.5 XZA2防溅水轮胎溅水高度降低的有效性，米其林在the Laurens Proving Grounds创造了一个测试方法。这是米其林美国研究开发的路面测试设备。笔直的经过改进的路面，该路面全部被7-l0mm水覆盖。在离车辆通过路线2.7米处安装了拍摄装置，用来捕获车辆通过时水溅射轨道的高度。车辆的速度是每小时45英里。防溅水轮胎275/80R22.5 XZA2和对比轮胎275/80R22.5 XZA2进行多次通过实验。Photo 6 是测试车辆在测试中，驾驶员左侧的轮胎是对比轮胎275/80R22.5 XZA2，右侧是防溅水轮胎 275/80R22.5 XZA2 (见photo 7)。从左面photo 6可以看到飞溅情况的拍摄。Photo 6Photo 7防溅水脊骨能降低48.5%的溅水高度。图为平均路面水深为8.4mm时的对比情况(见diagram E)。溅水高度减少测试90.080.070.060.050.0溅水高度（inches）40.030.020.010.00.0 防溅水轮胎 XZA2轮胎 diagram E溅水量测试溅水量对比高度测试证明了防溅水技术的效果，给了排水量一个更好的理解。 . 对比轮胎是275/80R22.5 XZA2。测试使用相同的方法进行溅水高度测试。然而溅水量测试必须设计制作一个带有接水盘子的垂直的测试架子。接受溅水的盘子均匀地每4 inches 间隔开，且允许将水拿出来进行测量。此外，测试车辆若干次通过提供了溅水量与溅水高度的关系。下图表示的是防溅水轮胎和对比轮胎溅水量对比高度示意图(见diagram F)。对比轮胎总溅水量为362ml ，防溅水轮胎为107.5 ml。Splash Volume ProfileVolume ml4030506020100diagram F米其林也对花纹沟深度为正常花纹沟深度1/2的轮胎进行评价，这是为了模拟防溅水轮胎磨损后的防溅水性能。试验工况为：路面水深7-10mm，双胎情况下胎面花纹沟深均为正常值的1/2，花纹沟面积为踏面面积的9/32，花纹沟全部被水充满。下列柱状图为防溅水轮胎与对比轮胎在胎面花纹沟深为正常值的1/2时，其溅水量与溅水高度的关系。经统计对比轮胎溅水量为377.5ml，而防溅水轮胎溅水量为259ml。Splash Volume Profile454035302520Volume ml1550diagram G路面水深为3-4 mm 情况下，有无防溅水技术的正常花纹沟深度和1/2花纹沟深度的轮胎的溅水量对比高度描述已完成。下图表示的是防溅水轮胎和对比轮胎分别在胎面花纹沟深为正常值和1/2花纹沟深时其溅水量及溅水高度的关系(见 diagram H)。经统计对比轮胎的总溅水量为43.5 ml ，防溅水轮胎的总溅水量为30.5ml 。轮胎花纹为正常数值时对比轮胎的溅水量为13ml ，而防溅水轮胎的溅水量太小无法测量。Splash Volume Profile121086Volume ml420diagram H结论所有275/80R22.