http://www.sina.com.cn 2004年12月17日 12:01 新浪汽車
車輪與輪胎是汽車行駛系中的重要部件，其功用是：支承整車；緩和由路面傳來的沖擊力；通過輪胎同路面間存在的附著作用來產生—驅動力和制動力廠汽車轉彎行駛時產生平衡離心力的側抗力，在保證汽車正常轉向行駛的同時，通過車輪產生的自動回正力矩，使汽車保持直線行駛方向；承擔越障提高通過性的作用等。
現代汽車幾乎都采用充氣輪胎。輪胎安裝在輪輞上，直接與路面接觸，它的作用是：
1)和汽車懸架共同來.緩和汽車行駛時所受到的沖擊，并衰減由此而產生的振動，以保證汽車有良好的乘坐舒適性和行駛平順性。
2)保證車輪和路面有良好的附著性，以提高汽車的牽引性、制動性和通過性。
3)承受汽車的重力，并傳遞其它方向的力和力矩。
因此，輪胎必須有適宜的彈性和承受載荷的能力。同時，在其與路面直接接觸的胎面部分，應具有用以增強附著作用的花紋。
此外，車輪滾動時，輪胎在所承受的重力和由于道路不平而產生的沖擊載荷作用下受到壓縮。壓縮消耗的功，在載荷去除后并不能完全回收，有一部分消耗于橡膠的內摩擦，結果使得輪胎發熱。溫度過高將嚴重地影響橡膠的性能和輪胎的組織，從而大大增加輪胎的磨損而縮短輪胎的使用壽命。
(一)輪胎分類
汽車輪胎按用途分，可分為載貨汽車輪胎和轎車輪胎；而載貨汽車輪胎又分為重型、中型和輕型載貨汽車輪胎。
汽車輪胎按胎體結構不同可分為充氣輪胎和實心輪胎。現代汽車絕大多數采用充氣輪胎。
充氣輪胎按組成結構不同，又分為有內胎輪胎和無內胎輪胎兩種。
充氣輪胎按胎體中簾線排列的方向不同，還可分為普通斜交胎、帶束斜交胎和子午線胎。
1.有內胎的充氣輪胎
這種輪胎(圖20-21)由內胎2、外胎1和墊帶3組成。內胎中充滿著壓縮空氣；外胎是用以保護內胎使其不受外來損害的強度高而富有彈性的外殼；墊帶放在內胎與輪輞之間，防止內胎被輪輞及外胎的胎圈擦傷和磨損。
按胎內的空氣壓力大小，充氣輪胎可分為高壓胎、低壓胎和超低壓胎三種。過去，一般氣壓在0.5～0.7MPa為高壓胎，015～0.45MPa為低壓胎，0.15MPa以下為超低壓胎；但由于制造輪胎所用原材料的不斷發展，輪胎負荷能力大幅度提高，相應的氣壓也提高了，而輪胎的緩沖性能仍在某種程度上保持了原來同規格“低壓胎”的性能。因此，按過去的標準已屬于高壓胎氣壓范圍的輪胎，現在國內、外還都將其歸于“低壓胎”這一類。如國產規格為9.00—20的14層級尼龍胎，載荷容量為22300N，氣壓0.67MPa，仍屬低壓胎。
目前，轎車、貨車幾乎全都采用低壓胎。因為低壓胎彈性好，斷面寬，與道路接觸面大，壁薄而散熱性良好。這些特點提高了汽車行駛平順性、轉向操縱的穩定性。此外，道路和輪胎本身的壽命也得以延長。
目前，普通斜交胎和子午線胎在汽車上得到廣泛應用，特別是子午胎的應用最為廣泛。下面主要介紹普通斜交輪胎和子午線輪胎。
(1)普通斜交輪胎 簾布層和緩沖層各相鄰層簾線交叉與胎中心線呈小于90度角排列的充氣輪胎，稱為普通斜交輪胎。圖20—22所示為有內胎的普通斜交胎構造。外胎由胎冠3、簾布層l、緩沖層5及胎圈8組成。簾布層是外胎的骨架，用以保持外胎的形狀和尺寸，通常由成雙數的多層掛膠布(簾布)用橡膠貼合而成。簾布的簾線與輪胎子午斷面的交角(胎冠角)一般為52度～54度，相鄰層簾線相交排列。簾布層數越多，強度越大，但彈性降低。在外胎表面上注有簾布層數。
簾布由縱向的強韌的經線和放在各經線之間的少數緯線織成。簾線可以是棉線、人造絲線、尼龍線和鋼絲。采用人造絲可以使同樣尺寸的輪胎增加其載荷容量，因為人造絲的強度和彈性大。尼龍絲又比人造絲好，耐用性高。因此，當采用人造絲、尼龍絲或鋼絲簾線時，在輪胎的承載能力相同的情況下，簾布層數可以減少，此時在外胎表面上標注的是層級， (相當于棉線簾布層數，而不是實際的簾布層數)。我國已大量采用人造絲和尼龍絲簾線，近來也開始采用鋼絲簾線，但因價高和質脆而沒有得到廣泛應用。
緩沖層位于胎面與簾布層之間，是用膠片和兩層或數層掛膠稀簾布制成，故彈性較大，能緩和汽車在行駛時所受到的不平路面的沖擊，并防止汽車在緊急制動時胎面與簾布層脫離。
胎面是外胎最外的一層，可分為胎冠3、胎側4和胎肩2三部分，如圖20—22所示。胎冠用耐磨的橡膠制成，它直接承受摩擦和全部載荷，’能減輕簾布層所受沖擊，并保護簾布層和內胎免受機械損傷。為使輪胎與地面有良好的附著性能，防止縱、橫向滑移等，在胎面上有著各種形狀的凹凸花紋。
胎肩是較厚的胎冠與較薄的胎側間的過渡部分，一般也制有花紋，以利散熱。
胎側橡膠層較薄，用以保護簾布層側壁免受潮濕和機械損傷。
胎圈使外胎牢固地裝在輪輞上，有很大的剛度和強度，由鋼絲圈、簾布層包邊和胎圈包布組成。
(2)子午線輪胎 圖20—23所示為子午線輪胎的構造。它由簾布層2、帶束層3、胎冠4、胎肩5和胎圈l組成，并以帶束層箍緊胎體。其特點是：
1)簾布層簾線排列的方向與輪胎的子午斷面一致。由于簾線如此排列，使其強度得到充分利用。子午線輪胎的簾布層數一般可比普通斜交胎誠少約40%～50%，胎體較柔軟。
2)簾線在圓周方向上只靠橡膠采聯系，因此，為了承受行駛時產生的較大切向力，子午線胎具有若干層簾線與子午斷面呈大角度(交角為70度～75并)、高強度、不易拉伸的周向環形的類似緩沖層的帶束層。帶束層通常采用強，度較高、拉伸變形很小的織物簾布(如玻璃纖維、聚酰胺纖維等高強度材料)或鋼絲簾布制造。
子午線輪胎的優點是：
1)接地面積大，附著性能好，胎面滑移小，對地面單位壓力也小，因而滾動阻力小，使用壽命長。
2)胎冠較厚且有堅硬的帶束層，不易刺穿；行駛時變形小，可降低油耗3%～8%。
3)因為簾布層數少，胎側薄，所 4)徑向彈性大，緩沖性能好，負荷能力較大。
它的缺點是：因胎側較薄，胎冠較厚，在其與胎側的過渡區易產生裂口。側面變形大，導致汽車的側向’穩定性差，制造技術要求高，成本也高。
由于子午線輪胎明顯優越于普通斜交胎，因此在轎車上已普遍采用，在貨車上也越來越多地采用了子午線輪胎，如東風EQ1090E型、EQ2080E型、解放CAl091型、黃河JNll82型等載貨汽車和越野汽車上的輪胎，均為子午線輪胎。
輪胎花紋對輪胎的性能影響很大。目前，輪胎花紋主要有普通花紋、混合花紋和越野花紋等，如圖20-24所示。
普通花紋(圖20—24a和b)的特點是花紋細而淺，花紋塊接地面積大，因而耐磨性和附著性較好，適用于較好的硬路面。其中，縱向花紋，(圖20—24a)，轎車、貨車均可選用；橫向，花紋(圖20—24b)僅用于貨車。越野花紋(圖20-24d和e)的特點是凹部.深而寬，在軟路面上與地面的附著性好，越野能力強，適用于礦山、建筑工地以及其它一些松軟路面上使用時越野汽車輪胎。當安裝人字形越野花紋輪胎時，驅動輪胎面花紋的尖端與旋轉方向一致，以免花紋之間被泥土所填塞。越野花紋輪胎不宜在較好硬路、面上使用，否則行駛阻力加大且加速花紋的磨損。混合花紋(圖20—24c)的特點介于普通花紋與越野花紋之間，兼顧了兩者的使用要求，中部為菱形二縱向為鋸齒形或煙、斗形花紋，兩邊為橫向越野花紋，適用于在城市\鄉村之間的路面上行駛的汽車輪胎。現代貨車驅動輪胎也多采用這種花紋。
拱形胎花紋(圖20—24f)和低壓特種花紋(圖20—24g)有更寬的斷面、更低的接地比壓，附著性好，主要為軟地面行駛的特種車輛采用。
圖20—25所示為輪胎胎面上花紋和溝槽的排列和布置。圖中1為循環和交叉布置的寬槽，具有較好的排水角，其主要優點是排水好，提高了胎面的附著能力，有效地實現力的傳遞；2為淺槽和縱向凸片，可以改善在雪地轉彎時的側向滑移；3為斜交線槽和十字凸片的布置，使車輛在高轉矩和高側向力下有較好的縱向斷面彈性。
輪胎胎面花紋對汽車使用性能有著重要影響，選用時應給予足夠重視和仔細考慮。近年來，輪胎生產廠也在胎面花紋設計上不斷地進行研究和開發。
內胎是一個環形橡膠管(參看圖20-21)，應具有良好的彈性，并能耐熱和為漏氣。為使內胎在充氣狀態下不產生褶皺，其有效尺寸應稍小于外胎內壁尺寸。
內胎上裝有充、放氣的氣門嘴，其構造如圖20—26所示。它有一個金屬座筒氣門嘴底部的凸緣10通過內胎上的狹孔插入內胎中。用編織物和橡膠襯墊加強內胎孔的邊緣并緊密地包住座筒，由螺母8將它夾緊在兩個墊片9之間，使氣門嘴嚴密地裝在內胎上。輪胎安裝在車輪上時，氣門嘴被固定在輪輞上的孔內。座筒7內裝有帶密封襯套3的氣門芯。襯套3的環形槽內嵌有橡膠密封圈。當擰人螺母2時，密封圈即被壓緊在座筒的錐形凹座上。座筒外面旋上一個帶橡膠密封罩的蓋1，其柄部可以作為擰出氣門芯螺母2的扳手。襯套3下面裝有橡膠閥門4。當輪胎被充氣時，閥門4被空氣壓力壓下；充氣完畢后，套在桿5上的彈簧6便將它緊密地壓在閥座上。
2.無內胎的充氣輪胎
無內胎充氣輪胎近年采在轎車和一些貨車上的使用日益廣泛。它沒有內胎，空氣直接壓人外胎中，因此要求外胎和輪輞之間有很好的密封性。
無內胎輪胎在外觀上和結構上與有內胎輪胎近似，所不同的是無內胎輪胎的外胎內壁上附加了一層厚約2～3mm的專門用來封氣的橡膠密封層l(圖20—27)。它是用硫化的方法粘附上去的。在密封層正對著胎面的下面貼著一層用未硫化橡膠的特殊混合物制成的自粘層2。當輪胎穿孔時，自粘層能自行將刺穿的孔粘合，故名有自粘層的無內胎輪胎。
在胎圈上做出若干道同心的環形槽紋30在輪胎內空氣壓力的作用下，槽紋3能使胎圈可靠地緊貼在輪輞邊緣上，以保證輪胎與輪輞之間的氣密性。但也有的胎圈外是光滑而沒有槽紋的。
氣門嘴4直接固定在輪輞7上，其間墊以密封用的橡膠密封襯墊60鉚接輪輞和輻板的鉚釘5自內側塞人，并涂上一層橡膠。
無內胎輪胎的優點是：輪胎穿孔時，壓力不會急劇下降，能安全地繼續行駛；不存在因內、外胎之間摩擦和卡住而引起的損壞；氣密性較好，可以直接通過輪輞散熱，所以工作溫度低，使用壽命較長；結構簡單，質量較小。
無內胎輪胎的缺點是：途中修理較為困難；此外，自粘層只有在穿孔尺寸不大時方能粘合；天氣炎熱時自粘層可能軟化而向下流動，從而破壞車輪平衡。因此，一般多采用無自粘層的無內胎輪胎。它的外胎內壁只有一層密封層，當輪胎穿孔后，由于其本身處于壓縮狀態而緊裹著穿刺物，故能長期不漏氣。即使將穿刺物拔出，無內胎輪胎只有在輪胎爆破時才會失效。
圖20—28分別為有內胎或無內胎的斜交輪胎和子午線輪胎。
3，活胎面輪胎
有些車輛裝用了活胎面輪胎，如圖20—29所示。它由鋼絲纖維1、胎面環2、凸緣3、胎體4組成。胎體通常為子午線排列，其上有可更換的胎面。在胎冠部分，有較厚的橡膠層，并沿輪胎圓周方向制有三條平行的溝槽。活胎面由三個單獨的胎面環組成。胎面環有簾線加強層起緩沖作用。加強層由兩層鋼絲簾布構成，簾線沿圓周方向排列。胎面嵌入胎體上的溝槽內，并依靠胎’體充氣后產生徑向伸張而固著于胎體上。胎體上三條溝槽側面的凸棱可防止胎面環發生側向位移，胎面環和地面接觸表面有花紋。
活胎面輪胎最大的優點是在花紋磨損嚴重或磨光后，可以單獨更換胎面，也可以根據不同使用條件更換不同花紋的胎面。其缺點是重量較大，使用中可能出現胎體和胎面環之間磨損，胎面環橡膠與鋼絲體脫層。
(二)輪胎規格標記方法
充氣輪胎尺寸代號如圖20—30所示。D為輪胎外徑，d為輪胎內徑，H為輪胎斷面高度，B為輪胎斷面寬度。目前，充氣輪胎一般習慣用英制計量單位表示，但歐洲國家則常用米制表示法。個別國家也有用字母作代號來表示輪胎的規格尺寸。我國輪胎規格標記也采用英制計量單位。
高壓胎了般用DXB來表示。其中，D為輪胎的名義外徑，B為輪胎的斷面寬度，單位均為in，如圖20—30所示。“X”表示高壓胎。高壓胎在汽車上很少采用。
汽車上常采用的是低壓胎。其尺寸標記用B一d表示。召為輪胎斷面寬度，d為輪輞直徑，單位均為in,“一”表示低壓胎。例如，標記為9.00—20，表示輪胎斷面寬度9in，輪輞直徑20in的低壓胎。如果是、子午線輪胎，則用9.00R20標記，中間的字母R代表子午線胎。
隨著輪胎工業的發展和新型輪胎簾線材料的出現，又有新的補充表示方法。如國內曾以漢語拼音第一個字母來區別各種纖維材料輪胎，如“M”表示棉簾線輪胎，“R”表示人造絲簾線輪胎，“N”表示尼龍簾線輪胎，“G”表示鋼絲簾線普通結構輪胎，“Z”表示子午線結構輪胎。這些字母寫在輪胎尺寸標記的后面，如9.00—20ZG表示鋼絲子午線輪胎。有時沒有字母，也是M表示的棉簾線輪胎。
歐洲許多國家的低壓胎用Bxd標記，尺寸單位用mm。例如，185X400輪胎，表示其輪胎斷面寬度B為185mm，輪輞直徑d為400mm。這種規格的輪胎相當于7.50一16輪胎。
目前，美國、德國、日本等一些國家用如下的表示方法，如德國的奧迪轎車無內胎充氣輪胎的標記：185／70一R14，其中，“185”表示輪胎寬度185mm，“70”表示輪胎的高寬比H/B(圖20—30)或又稱扁平率為70%，“一”表示低壓胎，“R”為子午線輪胎，“14”表示輪輞直徑14in。
由于寬斷面輪胎具有斷面寬、接地面積大、接地比壓小、磨損小、滾動阻力低以及抗側滑能力強等優點，在相同的承載能力下，其直徑可以減小。如圖20—3l所示，扁平率為80%的寬斷面輪胎，車輪中心下降了B、A之差，從而降低了整車重心，提高了汽車的行駛穩定性，因而在高速轎車上得到廣泛采用。
法國鋼絲輪胎的表示方法是字母代號和數字的混合，例如，A一20輪胎就相當于7.50—20輪胎，B一20相當于8，25—20，C一20相當于.9.00—20，D一20相當于10.00—20等。
在同一種規格的輪輞上，可安裝內徑相同而斷面高度不同(但接近于基本標準)的外胎，或是內徑相同但胎體的簾布層數較多的外胎，后者多在汽車超載或在壞路上行駛的情況下采用。
對于每種尺寸的輪胎，根據它的內壓力和外胎中簾布層的數目，制造廠提供了容許載荷的限額，以保證規定的使用壽命。
在使用中，輪胎除了正常磨損外，也會由于使用不當而出現不正常磨損，如圖20—32所示。
為使輪胎均勻磨損，汽車每行駛6000-8000km，應進行輪胎換位，換位要包括備胎。輪胎換位路線如圖20—33所示。
不同規格或不同簾線結構的輪胎不得混合使用，不得使用低于規定層級的輪胎，不許混用窄輪輞或窄輪胎。
