我們都聽過“防爆胎”,一些價格比較高的豪華車會經(jīng)常這樣宣傳,可是防爆胎是真的“防爆”嗎?而德國三大豪華品牌里,為什么只有奧迪不使用所謂的“防爆胎”呢?
今天的文章里,佳通輪胎研發(fā)中心賽事輪胎工程師謝中用就會和大家聊聊:
“BBA中,為何只有奧迪不用防爆胎?”
在輪胎公司工作了幾年,沒聽過內(nèi)部生產(chǎn)“防爆”輪胎。我認(rèn)為題目中所說“防爆”輪胎為缺氣保用輪胎。
或許汽車廠商或者輪胎廠商對外宣傳時選擇“防爆”是為了吸音眼球,然而這個名稱有點誤導(dǎo)人,因為結(jié)合上下文的語境,大家會這樣去理解:防止爆胎。接著推導(dǎo)出絕對安全,繼而綁定特定消費人群,可以看成是一種營銷。
作為營銷手段無可厚非,但“防爆輪胎”沒有很好的描述這個產(chǎn)品性能,輪胎廠商內(nèi)部一般稱為“缺氣保用輪胎”,學(xué)界則稱之為“零壓續(xù)跑輪胎”,這些名稱很都好地描述了它的特性:失壓后仍能在一定條件下行駛一小段距離。
下面采用已制定標(biāo)準(zhǔn)GBT 30196-2013 中規(guī)定名稱:缺氣保用輪胎。
在國內(nèi)銷售和生產(chǎn)的缺氣保用輪胎多為自支撐型,特點是胎側(cè)多一個支撐膠部件(圖1黃色部分),其他部位與普通輪胎差別不大。
圖1 自支撐型缺氣保用輪胎
上個世紀(jì)就有機(jī)構(gòu)提出這個概念,甚至比子午線輪胎的實用化都早,美國的G公司是這個領(lǐng)域的領(lǐng)路人。后來出現(xiàn)了很多缺氣保用實現(xiàn)技術(shù),大致分為:多腔型、自密封型、發(fā)泡型、內(nèi)支撐型、自體支撐型等等,目前來看主流技術(shù)分為兩個“陣營”:
內(nèi)支撐型(例如M公司的PAX系統(tǒng))
自體支撐型(如C公司的SSR)
圖2 PAX系統(tǒng)
下圖是國內(nèi)外關(guān)于缺氣保用輪胎的專利申請趨勢:
圖3 國外缺氣保用輪胎的專利申請趨勢
圖4 國內(nèi)缺氣保用輪胎的專利申請趨勢
圖5 國內(nèi)缺氣保用輪胎的專利申請人
國內(nèi)2006年才開始有第一件,而且大多數(shù)也是外資企業(yè)在中國申請的專利,國內(nèi)的企業(yè)也只有W公司和S公司跟上了這個概念,其他公司似乎并沒有參與到該類型輪胎的角逐。
國內(nèi)的研究方向?qū)ι鲜龆加猩娅C,但主流消費市場還是大家所熟知自體支撐型產(chǎn)品,下面均以該技術(shù)進(jìn)行說明。如圖1和下面視頻中所示,新月形的側(cè)壁支撐體可以保證輪胎在低或者無充氣壓力下運(yùn)行一段距離。
缺氣保用輪胎的運(yùn)行
缺氣保用輪胎最大的優(yōu)點是可以減少因為爆胎而失控的幾率,其次可以在有限條件下,行駛有限距離。每個廠商對此都有不同的宣傳數(shù)據(jù),不過這個標(biāo)稱值是試驗條件下的數(shù)據(jù),廠商對此一般不做保證;配備缺氣保用輪胎的汽車產(chǎn)品都不提供備胎,可以增加后備箱的空間,也避免了駕乘人員要去更換備胎的麻煩。
爆胎:爆胎是指輪胎在極短的時間(一般少于0.1秒)因破裂突然失去空氣而癟掉的現(xiàn)象。
所以不是什么漏氣都是爆胎,一般情況下只有上述的劇烈漏氣才會對汽車安全造成危害。爆胎之前,輪胎的外觀都有點征兆,比如鼓包,如果帶著有鼓包的輪胎上路,很多事情就不在可控范圍之內(nèi)了,輪胎鼓包的因素分為:設(shè)計因素、制造因素和使用不當(dāng)?shù)囊蛩?/strong>。
設(shè)計因素對此鼓包影響較大的是扁平率,如果低扁平輪胎是通過降低胎側(cè)高度的方式去實現(xiàn)的,超過一個界限就非常容易發(fā)生爆胎。如下圖中未加載時斷面高度為H,當(dāng)H小于120mm時,或者額定負(fù)載時輪輞離地間歇R小于75mm時,輪胎發(fā)生鼓包幾率都會大大增加。
圖6 輪胎在未加載和加載狀態(tài)示意圖
制造因素中最主要的是操作工人在簾布搭接時未按照規(guī)范搭接,或者當(dāng)時簾布長度剛好差一點時,有的師傅會下意識的去拉扯簾布,這樣會造成簾線稀疏,強(qiáng)度變差。
除此之外,輪胎如果在內(nèi)部有氣泡,雜質(zhì)情況下上路行駛,就會會造成局部應(yīng)力集中,集中的應(yīng)力又會導(dǎo)致缺陷的進(jìn)一步擴(kuò)大,高壓之下的滲透現(xiàn)象使得氣體進(jìn)入氣泡形成高壓氣體腔,從而引發(fā)剝離、鼓包等現(xiàn)象。
高速撞擊障礙物(如圖7);胎壓不足,這時輪胎內(nèi)部的溫度急劇升高,材料強(qiáng)度下降、橡膠變軟;超載,此時胎面磨損加劇,內(nèi)部則可能造成簾布層分離;
圖7 高速撞擊障礙物造成鼓包或爆胎
鼓包和爆胎有時是單獨發(fā)生的,更多時候兩者是伴生的。鼓包說明簾線已經(jīng)破壞,這個時候再去行駛,爆胎發(fā)生的幾率大大增加。
事實上爆胎很少是一下子發(fā)生的(當(dāng)然也有),在發(fā)生之前一般都會有些征兆,所以務(wù)必經(jīng)常檢查自己輪胎的情況。另外環(huán)境對爆胎也有一定影響,一般來說夏季爆胎幾率更大,夏季溫度高,地面溫度有時達(dá)到60℃-70℃,使得輪胎骨架材料強(qiáng)度下降。
輪胎的減震與其縱向剛度密切相關(guān),缺氣保用輪胎的結(jié)構(gòu)特點就是其縱向剛度非常大,包絡(luò)性差,減震效果不好。普通輪胎25%剛度是由輪胎結(jié)構(gòu)產(chǎn)生,75%是由充氣壓力產(chǎn)生;缺氣保用輪胎則基本五五開。
自身的成本高,結(jié)構(gòu)、工序復(fù)雜,胎側(cè)部位聚集了過多部件,輪胎硫化后容易出現(xiàn)缺陷。我們一開始進(jìn)公司去工廠實習(xí)的時候,還專門去處理過缺氣保用輪胎的胎側(cè)缺陷,當(dāng)時硫化出來容易產(chǎn)生氣泡,車間的班長讓我們幫忙在胎側(cè)上拿工具戳一戳,減少氣泡的產(chǎn)生;
更換成本高:跟普通輪胎一樣,缺氣保用輪胎也是可以修補(bǔ)的,但基本上壞了就要買一條新的換掉,下面會提到原因。
為了增加胎側(cè)剛度,添加了很多高結(jié)構(gòu)炭黑,這使得輪胎的滯后加大,且胎側(cè)很厚散熱較差,氣體泄漏后靠支撐膠承載負(fù)荷,循環(huán)加載產(chǎn)生大量熱量,造成輪胎的二次損壞,使輪胎即使修補(bǔ)后其性能也會大大降低,所以即使可以修補(bǔ),基本上廠商還是會建議直接更換,有的廠商會說要專業(yè)人士確認(rèn)胎側(cè)等部位沒有問題后才可以修補(bǔ)繼續(xù)使用。
如果運(yùn)氣超級好,輪胎店在視線能看到的地方,而且這家輪胎店會修缺氣保用輪胎,那么修補(bǔ)基本是沒有問題的,不過這時候要懷疑釘子是不是這家老板放的......否則就不要補(bǔ)了,強(qiáng)行使用這種修補(bǔ)后的輪胎安全性根本沒有辦法保障。
目前的缺氣保用輪胎都是配給高端車型,所以扁平率普遍偏低,那么鼓包的可能性就會高很多。再加上其胎側(cè)剛性很大,當(dāng)高速撞擊障礙物時,沒有多少緩沖空間,力會順著支撐膠傳遞到胎側(cè)下部,胎圈上一點的位置,所以這也就是缺氣保用輪胎經(jīng)常損壞的位置;或者傳遞到輪輞,使輪輞變形。
自支撐型的缺氣保用輪胎是實心輪胎與充氣輪胎的結(jié)合體,優(yōu)點和缺點都很突出,目前的結(jié)構(gòu)存在天生的缺陷,無法被完全消除。在消費者對安全性日漸重視的時候,缺氣保用概念的提出確實恰到好處,但目前來看其技術(shù)不成熟、成本高、市場份額不足、推廣難度大也是不爭的事實。也許需要革命性的技術(shù),才能將“缺氣保用”帶入到千家萬戶。
和任何優(yōu)秀的工業(yè)產(chǎn)品類似,輪胎也是一種非?!巴讌f(xié)”的產(chǎn)物,在追求一方面極限性能的同時,其他方面就會相應(yīng)下降。
也許你想要多增加一點安全性,后備箱空間想要再大一點,而不太在意舒適性、噪音,并做好了只要輪胎扎了就換一條的準(zhǔn)備,缺氣保用輪胎確實是一種選擇。
但如果你追求輪胎各方面的平衡性,缺氣保用輪胎則不是一個很好的選擇。
在這里給大家一點建議:
盡量買大廠輪胎,避開最近幾年頻繁發(fā)生爆胎現(xiàn)象的廠商,至于什么廠是大廠,大家心里都有數(shù)。因為大廠的質(zhì)量體系更完善,用的材料更好(當(dāng)然更貴了),最最關(guān)鍵的是能夠保證每條輪胎的質(zhì)量有一個可靠的穩(wěn)定性。
輪胎行業(yè)的質(zhì)量穩(wěn)定性非常關(guān)鍵(其他行業(yè)也一樣),因為輪胎是抽檢,符合國家標(biāo)準(zhǔn)就可以上市銷售,但如果質(zhì)量穩(wěn)定性差,送檢的產(chǎn)品好,送到用戶手里面的是差的,那么情況就會變的不可控。品控是小廠與大廠之間的無法彌補(bǔ)的差距。
爆胎引起的交通安全問題,仍然亟待解決,只不過目前的解決方案還需要革命性的技術(shù)更新才能為成為所有車輛的標(biāo)配。
普通輪胎和缺氣保用輪胎是目前輪胎的兩個發(fā)展方向,普通輪胎在保證性能均衡的情況下不斷的提升安全性,缺氣保用輪胎在突出安全性的同時,要彌補(bǔ)其他短板。所以是否安裝防爆胎都僅僅是一種選擇,隨著技術(shù)的發(fā)展,也許哪一天寶馬會放棄缺氣保用輪胎,也許奧迪會采用這種輪胎,事實上目前奧迪的某些車型配置上就可以選配缺氣保用輪胎。
成本核算方面,以配備了全新Quattro奧迪Q7為例,標(biāo)配4條普通輪胎,外加一條備胎和其他輔助設(shè)備,從成本上講與4條缺氣保用輪胎差別并不大。
圖片來源:奧迪官網(wǎng)
而且我覺得這種核算沒有意義,因為用戶買的是整車,只討論輪胎沒有指導(dǎo)價值。
如果說你非得是缺氣保用輪胎不可,而且就非得是原廠帶的,那就可以買標(biāo)配缺氣保用輪胎的,例如寶馬,奔馳。
如果覺得無所謂,那就哪個更符合你心中性價比的就買哪個。如果說覺得想用缺氣保用輪胎,但就是喜歡奧迪的四驅(qū),奧迪的燈那你也可以買奧迪,再換成缺氣保用輪胎。
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