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我国轮胎技术研发出现五大热点方向

| 2020-11-08

“欧盟、美国和我国都已经制定了整车燃油经济性强制标准,整车油耗均将被限定在54.5英里/加仑,即百千米5升左右。要达到这一标准,整车必须进一步轻量化。世界轮胎行业因此出现了五大技术热点,即侧重于配方和设计改进的低滚动阻力轮胎和全天候轮胎、可淘汰备胎的跑气保用轮胎、碳纤维轮辋、事故躲避技术和信息系统。”石油和化学工业规划院总工程师李家伟上周接受记者采访时表示。在这些热点领域,我国轮胎企业须加速跟上,以防掉队,否则可能会被越落越远。

轮胎设计:低滚阻全天候

“五大技术中,最为大家熟悉的是低滚动阻力轮胎和全天候轮胎,技术上对应的是胎面胶料与混配设计。”李家伟说。

据了解,在以绿色轮胎为代表的低滚动阻力轮胎方面,国内研究和应用正在加速。玲珑、三角、华南、中策、风神等大型轮胎企业,都已经开发出相应产品,并投放市场。行业推出了绿色轮胎自律标准,正在试行绿色轮胎技术规范,并编制绿色轮胎原材料指南。

不过,我国在全天候轮胎开发方面,并没有如低滚动阻力轮胎那样如火如荼。近几年,全球领先公司不断推出全天候轮胎新品,可记者在网上查询了许久,看到的基 本还是米其林、普利司通、固特异、倍耐力等洋品牌,国内生产的普通轮胎基本上都属于夏季胎。国内企业在这方面确实需要迎头赶上。

所谓全天候轮胎,就是可以四季使用的轮胎。它结合了夏季胎和冬季胎的优点,创新的胎面配方能够确保轮胎在不同的气候条件下,均有较好的抓地和排水性能,并 且具有良好的耐磨度。为了自如应对干、湿、冰、雪等各种不同路况,全天候轮胎的花纹相对夏季轮胎更为复杂。譬如,为了能够在雪地上发挥优越的制动及操纵性 能,雪地轮胎比夏季轮胎有更多的细小沟槽。

比如,米其林的Pilot Sport All Season Plus轮胎,之所以能在全天候环境下都有高性能表现,主要是轮胎的设计及胎面花纹组合,提供了极佳的湿地和干地抓地力;采用了可以保证更长行驶里程,且不牺牲轮胎其他性能的专利技术。

固特异Eagle Vector 2 全天候轿车轮胎,采用了创新的全天候路面感应技术以及三维轮胎刀槽互锁专利技术,确保了轮胎自如应对各种道路及气候状况。

邓禄普SP SPORT EURO A/S 08采用了4组纵向花纹组合设计,大大提高了与冰雪地面的贴合度,降低了行驶中来自积雪、冰沙、雨水等的阻力;胎侧加宽、胎肩横向沟槽,提高了雪地路面转弯时的牵引力和制动力。

固铂Zeon RS3-A驭行全天候轮胎则采用3D刀槽花纹、复合花纹、非对称花纹等技术。

淘汰备胎:跑气保用

“可能今后会出台强制性法规,让跑气保用轮胎成为标准配置。因为,使用跑气保用轮胎后,就无需备胎,可以减少8磅(约3.6千克)的质量。”李家伟告诉记者。

跑气保用轮胎,又称缺气保用轮胎、安全轮胎或零压轮胎。跑气保用轮胎可以在漏气后(例如被钉子等异物刺穿),让车辆仍然能以每小时80千米的速度安全行驶至少80千米,且操控性能不受影响,让车主有充足的时间和行驶距离找到轮胎修理厂。

跑气保用轮胎主要有两大类技术,即自封式和刚性支撑式,刚性支撑式又细分为自体支撑型和加物支撑型两种。

自封式与普通轮胎相比,并未增加任何部件,只是通过特殊设计或增强原有某个部件,使轮胎失压后保持行驶轮廓。典型的例子是胎侧补强型,主要代表产品是德国大陆公司的Gen Seal和法国米其林集团公司的Tiger Paw NailGard。

自体支撑型的代表产品为日本普利司通公司的Expedia轮胎-轮辋总成和法国米其林集团公司的MXV4轮胎。加物支撑型安全轮胎的代表则有普利司通的 Hawk系列、住友的CCT系列、倍耐力的Pirelli Eufori、米其林的PAX、大陆的CWS体系。固特异的Engle EMT则是自体支撑 加物支撑型的典型。

“跑气保用轮胎价格昂贵,现在使用并不普及。但随着各国整车燃油经济性新规相继生效,跑气保用轮胎可能会被强制推广。”李家伟说。

据了解,2006年上海天衣轮胎有限公司就推出了戳不破轮胎。他们在普通轮胎内壁(行驶面)上喷涂了一层厚2毫米左右的高分子有机记忆合成橡胶防漏涂层,确保轮胎被扎穿而不漏气。

2009年,华南轮胎跑气保用轮胎生产线在从化建成,当年生产的195//55RF16和205/45RF17两个规格产品,失压后仍可在80千米的时速下行驶1小时以上,产品通过了欧洲ECE-R30认证测试,且零气压试验结果明显高于ECE标准要求。

玲珑集团在同一时间段研制出的跑气保用轮胎,在严重缺气状态,甚至0气压下,仍然可以以80千米的时速安全行驶2小时以上。但由于市场不成熟,国内企业跑气保用轮胎产量较小。

轮辋:碳纤维化

李家伟告诉记者,碳纤维可以让轮辋减轻40磅,大大提高汽车的燃油效率。不过,这项技术还处于起步阶段。

继用于汽车内饰后,碳纤维轮辋开始跃入人们的视野。2008年,日本公司Weds Sports推出一款全碳纤维轮辋的原型产品,但之后一直没能量产。随后不久,澳大利亚改装品牌Carbon Revolution也推出了型号为CR-9的全碳纤维轮辋,并实现量产,不过售价高达15000美元/个。

今年,汽车企业也加入了碳纤维轮辋研究的行列。宝马宣布,在未来两年内提供由碳纤维增强塑料CFRP制成的轮辋。布加迪也表示,新威龙将配备采用特殊技术制造的全碳纤维轮辋。

事故躲避技术:胎压自控

“汽车工业将出台事故躲避技术方面的强制标准。目前比较成熟的技术,对整车来说是防锁死刹车系统(ABS),对轮胎来说就是压力检测系统TPMS。”李家 伟告诉记者,“现在固特异、米其林、普利司通都在开发事故躲避技术。固特异已经开发了一种在轮胎上加入气泵的技术,一旦胎压过低,气泵即开始运行。”

李家伟提到的这一固特异独家技术,称为胎压自控技术(AMT),该技术已经商业化。固特异公开资料显示,AMT技术能确保轮胎始终保持理想的充气状态,进而带来显著的节油效果。研究结果显示,轮胎充气不足会导致燃油经济性下降2.5%~3.3%。

AMT技术虽然复杂,但整个系统的设计原理却颇为简单,沿着路面滚动时,轮胎本身可以提供系统运行所需的动力,由此改善车辆的驱动性能、提高燃油效率、降低排放并延长轮胎使用寿命。

信息系统:智能化

李家伟说,信息系统改造的典型是应用制造执行系统(MES)。

据了解,MES可以实现标准工艺的控制执行、管理信息的下传控制、相关信息的采集和可追溯管理,这样就可以保证企业运转过程百分之百得到合理监控与管理,也可以更加有效地节省各生产环节成本。软控集团开发的MES系统,已经在金宇等轮胎企业获得了应用。

给轮胎植入RFID芯片,是另一种轮胎企业比较容易实现的信息化改造。RFID可对每一条轮胎全生命周期数据实时采集和全程信息追溯。实行轮胎“身份证”制度,可进行高效准确的信息化追溯,确保轮胎产品质量及售后服务。一旦轮胎出了问题,就能追溯到出问题的环节。

此外,还有数字化炼胶车间总体设计新技术。数字化炼胶车间利用物联网设计理念和可视化监控方式,是成套智能装备的高度集成,涵盖了物料输送、自动配料、生胶破碎和配送、高速一步炼胶、气体净化和处理,充分实现总体设计功能,连续在线生产一次完成,全面提高胶料加工质量,生产效率可提高30%、能耗降低20%、人员减少50%。

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