ISO 18885-32021 TPMS卡扣阀.第3部分性能标准立项发展报告

TPMS卡扣阀第3部分：性能标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:TPMSSnap-inValves—Part3:Performances摘要关键词：轮胎压力监测系统；TPMS卡扣阀；性能要求；国际标准；试验方法；行车安全Keywords:TirePressureMonitoringSystem;TPMSSnap-inValve;PerformanceRequirement;InternationalStandard;TestMethod;DrivingSafety一、引言1.1研究背景随着汽车工业的快速发展和道路安全要求的不断提高，轮胎压力监测系统（TirePressureMonitoringSystem,TPMS）已成为现代汽车不可或缺的安全配置。TPMS能够在轮胎气压异常时及时向驾驶员发出警示，有效预防因胎压不足或过高引发的交通事故。据统计，约75%的高速公路交通事故与轮胎气压异常有关，TPMS的应用可将此类事故发生率降低约30%。美国、欧盟、中国等主要经济体已相继通过法规强制要求乘用车安装TPMS，美国从2007年起、欧盟从2014年11月起、中国从2020年1月起在乘用车上强制实施TPMS安装要求。在TPMS系统中，气门嘴（Valve）作为连接轮胎与传感器的关键部件，承担着充气、保压和承载传感器的多重功能。其中，卡扣式气门嘴（Snap-inValve）因其结构简单、安装便捷、密封可靠等优点，在TPMS系统中的应用日益广泛。卡扣阀的性能优劣直接影响TPMS传感器的读数准确性、信号传输稳定性以及整个系统的使用寿命。1.2标准立项必要性在国际标准化组织发布ISO18885-3之前，国际上缺乏专门针对TPMS卡扣阀性能要求的统一标准。各制造商虽然参考ISO4254-2（轮胎气门嘴）等传统气门嘴标准，但TPMS卡扣阀在结构设计、材料选择、性能要求等方面与传统气门嘴存在显著差异——其需要集成传感器、承受动态载荷变化、满足电磁兼容要求，因此不能直接套用传统标准。这种标准缺失导致TPMS卡扣阀产品在性能评价、质量控制和国际贸易中缺乏统一技术依据，制约了该产业的技术进步和国际贸易便利化。ISO18885-3:2021的发布填补了这一国际标准空白。该标准由国际标准化组织道路车辆技术委员会轮胎气门嘴分技术委员会（ISO/TC31/SC9）负责制定，于2021年11月30日正式发布。作为ISO18885系列标准的第3部分，该标准与ISO18885-1（通用要求）和ISO18885-2（尺寸与接口）共同构成了完整的TPMS卡扣阀标准体系。1.3标准的适用范围与定位ISO18885-3:2021适用于轿车、轻型载重汽车及商用车辆TPMS系统所使用的卡扣式气门嘴，规定了其在正常使用和预期环境条件下的性能要求和验证方法。该标准定位于产品性能评价层面，与ISO18885-1（通用要求）形成"通用+专项"的互补关系，同时与联合国欧洲经济委员会（UN/ECE）第64号法规（R64）关于TPMS的技术要求相衔接，为全球范围内的TPMS卡扣阀产品认证和市场监管提供了技术支撑。二、标准编制背景与过程2.1国际标准化背景TPMS相关标准的制定始于21世纪初。随着TPMS技术在全球范围内的推广应用，ISO/TC31/SC9（轮胎、轮辋和气门嘴分技术委员会）开始着手制定TPMS专用气门嘴标准。2015年，ISO发布ISO18885-1:2015《TPMS卡扣阀第1部分：一般要求》，对TPMS卡扣阀的分类、标记、材料、包装等通用要求进行了规定。2018年，ISO发布ISO18885-2:2018《TPMS卡扣阀第2部分：尺寸与接口》，对TPMS卡扣阀的尺寸参数和接口要求进行了标准化。ISO18885-3:2021在前期标准基础上，聚焦性能要求，经过多轮国际研讨和技术论证，最终形成了涵盖气密性能、耐温性能、耐久性能、力学性能、化学性能等方面的综合评价体系。2.2主要起草单位及其技术贡献ISO18885-3:2021的制定汇集了全球轮胎气门嘴领域的顶尖企业和研究机构。其中，中国化工集团曙光橡胶工业研究设计院有限公司作为ISO/TC31/SC9国内技术对口单位的核心成员，在标准制定过程中发挥了重要作用。曙光橡胶工业研究设计院有限公司（以下简称"曙光院"）始建于1970年，是中国唯一专业从事航空轮胎、特种轮胎和橡胶制品研究设计的国家级科研院所，现隶属于中国化工集团有限公司。五十余年来，曙光院始终站在中国橡胶工业技术创新的前沿，在轮胎气门嘴、TPMS气门嘴等橡胶精密制品的研发与测试领域积累了深厚的技术底蕴和丰富的实践经验。在ISO18885-3:2021的编制过程中，曙光院承担了以下关键工作：第一，主导气密性能试验方法的验证工作。曙光院依托其国家橡胶制品质量监督检验中心的先进试验平台，组织开展了跨实验室的气密性比对试验，建立了基于高压氦气检漏法的TPMS卡扣阀气密性测试方案，验证了标准中规定的试验压力、保压时间和泄漏率判定指标的科学性和可操作性。第二，参与耐温性能指标体系的制定。基于对中国不同气候区域实际使用环境的广泛调研，曙光院提出在高温（+85℃）和低温（-40℃）极端温度条件下增加温度冲击循环试验的建议，为完善标准中温度适应性评价方法提供了重要参考。第三，承担相关国际标准技术对口工作。曙光院作为ISO/TC31/SC9的国内技术对口单位，组织国内气门嘴生产企业、检测机构和科研院所组成中国专家组，针对标准草案提出了20余条技术意见，其中大部分被国际标准采纳，充分展现了中国在TPMS气门嘴领域的技术实力和国际话语权。此外，国际上的主要参与单位还包括法国米其林集团、德国大陆集团等全球轮胎与汽车零部件龙头企业，以及日本TPMS气门嘴专业制造商PAC联盟成员等。这些单位在TPMS卡扣阀的材料耐久性、动态疲劳试验方法等方面提供了重要的技术数据和工程实践经验。三、标准主要内容ISO18885-3:2021《TPMS卡扣阀第3部分：性能》在ISO18885-1规定的通用要求基础上，对TPMS卡扣阀在预期寿命周期内应满足的性能指标和相应的试验方法作出了详细规定。标准的核心技术内容包括以下几个主要方面。3.1气密性能要求气密性是TPMS卡扣阀最基本也是最重要的性能指标，直接关系到轮胎保压能力和TPMS监测数据的可靠性。ISO18885-3:2021规定了两种条件下的气密性要求：常温气密性和高温气密性。在常温条件下（23℃±5℃），将装配有标准气门芯的卡扣阀安装在标准试验轮辋上，充入规定的试验气压（通常为450kPa），在24小时内的气压降不得超过初始气压的5%。在高温条件下（+70℃±2℃），经过充分热稳定后，相同试验周期内的气压降同样不得超过5%。标准还规定了采用高灵敏度检漏仪进行泄漏率检测的方法，对装配完整的TPMS卡扣阀（含气门芯、传感器安装状态）在100kPa压差下的氦气泄漏率不超过1×10⁻⁵Pa·m³/s。3.2耐温性能要求TPMS卡扣阀在实际使用中会经受极端高低温循环的考验。标准规定了三类温度试验：持续高温试验：将样品在+100℃±2℃的环境中持续放置1000小时后，气密性能下降不得超过初始值的20%，外观不得出现龟裂、变形、发粘等劣化现象。持续低温试验：将样品在-40℃±2℃的环境中持续放置500小时后，弹性恢复率和气密性能仍能满足常温气密性要求。温度冲击试验：样品在-40℃和+85℃之间循环变换200次（每次高低温各保持1小时）后，阀体不得出现裂纹、断裂或永久性变形。3.3耐久性能要求耐久性能反映TPMS卡扣阀在整个使用寿命周期内保持规定功能的能力：振动耐久：在频率为10~500Hz、加速度为5g的正弦扫频振动条件下，持续振动200小时后，传感器安装部位不得出现松动或脱落，气密性仍满足标准要求。动态疲劳：模拟装车状态下的动态挠曲试验，以300次/分钟的挠曲频率进行100万次循环后，样品不得出现可见裂纹或泄漏。安装循环：模拟实际装拆过程，卡扣阀在标准轮辋上完成10次安装和拆卸循环后，密封部位应无损坏，气密性不变。3.4力学性能要求力学性能标准保障了TPMS卡扣阀在安装和使用过程中的结构完整性和可靠性：抗拉强度：阀体与轮辋安装部位的连接强度不得低于标准规定的数值。抗扭性能：传感器安装接口应能承受规定的扭矩而不会产生永久变形或断裂。耐压性能：在5倍标准充气压力（不低于2000kPa）的水压试验下保持30秒，阀体不得破裂或泄漏。3.5化学性能与耐老化要求耐臭氧性能：在臭氧浓度50pphm、温度40℃的环境下拉伸20%暴露72小时后，阀体表面不得出现裂纹。耐油性能：将样品浸入标准试验油中70小时后，体积变化率不超过±15%，硬度变化不超过±10IRHD。耐紫外老化：经过500小时紫外老化试验后，阀体力学性能变化不超过初始值的20%。3.6试验方法体系标准对每项性能要求均规定了相应的试验方法，包括试验装置、试样准备、试验条件、试验步骤和结果评定等内容。同时，标准还明确了试验样品数量（通常为5个），规定了判定规则——若1个样品不合格则加倍复检，仍有不合格则判定该批产品不合格。这一试验方法体系具有较好的可操作性和可重复性，为不同实验室之间的比对试验提供了统一技术基准。四、标准与相关法规及标准体系的关系4.1与UN/ECER64法规的协调联合国欧洲经济委员会第64号法规（UN/ECER64）对TPMS的功能要求、试验方法及安装要求作出了规定，是欧洲及其他多个国家和地区实施TPMS型式认证的技术依据。ISO18885-3:2021在制定过程中充分考虑了与R64法规的技术协调，在气密性能、耐久性能等指标设定上保持与R64法规的一致性，为整车制造商和零部件供应商同时满足法规要求和标准要求提供了便利。4.2在ISO18885系列标准中的定位ISO18885系列标准由三个部分构成：-ISO18885-1:2015规定了TPMS卡扣阀的术语定义、分类标记、材料要求、通用技术条件和包装标识等；-ISO18885-2:2018规定了TPMS卡扣阀的尺寸参数和接口要求；-ISO18885-3:2021规定了TPMS卡扣阀的性能要求和试验方法。三个部分各有侧重、互为补充，共同构成完整的TPMS卡扣阀标准体系，为产品设计、制造、检验和认证提供了全过程的技术依据。五、标准实施的意义与应用前景5.1对产业发展的推动作用ISO18885-3:2021的发布实施对全球TPMS卡扣阀产业产生了深远的积极影响：统一技术评价依据：该标准为TPMS卡扣阀产品提供了国际统一的技术评价准则，消除了各国标准差异带来的技术壁垒，有力促进了全球范围内的产品流通和贸易便利化。我国TPMS卡扣阀产品在符合该标准要求的基础上，能够更加便捷地进入国际市场。引领技术升级方向：该标准中各项严格的性能指标对产品设计提出了更高要求，推动了新材料、新工艺在TPMS卡扣阀制造中的应用，促进了产品从"满足基本功能"向"追求高性能长寿命"的转型升级。5.2对相关国家标准的影响ISO18885-3:2021的发布对我国TPMS相关国家标准的制修订具有重要的借鉴意义。我国现行GB26149-2017《乘用车轮胎气压监测系统的性能要求和试验方法》侧重于整车层面的TPMS功能要求，而在气门嘴零部件层面的标准尚不完善。未来可参照ISO18885-3:2021，加快推进我国TPMS气门嘴专项标准的制定，建立与国际标准接轨的我国TPMS气门嘴标准体系。5.3未来发展趋势随着汽车电动化、智能化、网联化进程的加速，TPMS卡扣阀的技术要求将呈现以下发展趋势：一是与智能轮胎系统的深度融合，气门嘴将集成更多传感与通信功能；二是车载通信环境下电磁兼容性能要求的提升；三是新能源车对轻量化和低滚动阻力轮胎配套气门嘴的更高节能要求；四是全生命周期环保要求推动可回收材料的应用。ISO18885-3:2021作为性能评价的基础性标准，也将随着技术进步适时修订更新，以满足产业发展的新需求。六、主要参与单位技术贡献6.1曙光橡胶工业研究设计院有限公司曙光橡胶工业研究设计院有限公司（以下简称"曙光院"）是中国化工集团有限公司下属的国有独资企业，始建于1970年，总部位于广西桂林市。曙光院是中国唯一专业从事航空轮胎、专用车辆轮胎及橡胶制品研究与开发的综合性科研院所，拥有国家橡胶制品质量监督检验中心、博士后科研工作站等高水平研发平台。在ISO18885-3:2021标准制定过程中，曙光院凭借其深厚的技术积累，在以下方面作出了突出贡献：（1）牵头组织国内专家团队参与标准制定。曙光院作为ISO/TC31/SC9国内技术对口单位，牵头组建了由中国橡胶工业协会气门嘴分会、国内主要气门嘴生产企业（包括上海奔宇气门嘴有限公司、宁波华翔气门嘴有限公司等）专家组成的中国专家组。在标准制定各阶段，中国专家组共向ISO/TC31/SC9提交了24条技术意见，其中17条被采纳或部分采纳，采纳率达70%以上。（2）承担关键验证试验，提供中国数据支撑。曙光院利用国家橡胶制品质量监督检验中心完备的试验设施，组织完成了TPMS卡扣阀气密性、耐温性等关键项目的验证试验，建立了不同温度条件下TPMS卡扣阀泄漏率与温度关系的数据库，为标准中温度修正系数的确定提供了中国地区的实证数据。曙光院还组织国内6家企业开展了实验室间比对试验，验证了标准试验方法的重复性和再现性。（3）推动标准在中国的宣贯实施。标准发布后，曙光院积极组织国内TPMS气门嘴产业链企业开展标准