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從橡膠到輪胎 探訪固特異創(chuàng)新研發(fā)中心

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一塊橡膠的藝術之旅

  [汽車之家 編輯體驗記]  換過胎的朋友可能深有體會,作為汽車直接與路面接觸的部件,四條輪胎的好壞,可能對汽車加速剎車性能、舒適性和NVH(噪聲、振動等)都產生巨大影響。那你是不是也好奇過:輪胎為什么都是黑色的?所謂“配方”除了樹膠還有什么東西?輪胎上的花紋塊兒排布有什么規(guī)矩可循?以及“胎噪”從哪里來,又怎么才能降低?

  以前,我們在工廠看過一條輪胎是怎么“量產”出來的,而這次,我們得到一個十分難得的機會,能深入固特異的盧森堡創(chuàng)新研發(fā)中心,讓工程師來告訴我們,在投入“量產”之前,一條輪胎是怎么被“設計”出來的,并解答我們心中疑問。

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盧森堡創(chuàng)新研發(fā)中心

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  一進門你就能看到此前發(fā)布過的“苔蘚輪胎”(環(huán)保價值以及運用車聯(lián)網(wǎng)技術)和第二代球形胎(前后左右隨便移動),本屆日內瓦車展上展出的概念輪胎也都是盧森堡研發(fā)中心的作品,感興趣的朋友可以點這里看看,本文就不一一介紹了。

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  由于國家太小,這里的很多員工都住在周邊的德國、法國或是比利時,每天早上開車1個小時跨過邊境線到盧森堡上班,也是很有意思的一個現(xiàn)象。

一塊橡膠的藝術之旅

  花了一些篇幅介紹盧森堡研發(fā)中心,我們言歸正傳——開發(fā)一條輪胎需要經(jīng)歷哪些環(huán)節(jié)?首先,肯定就是制作膠料半成品了,也就是我們常說的“配方”。

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  天然橡膠來自熱帶地區(qū)(印尼、爪哇島等等)成長5、6年的橡膠樹,每棵樹每年能產約10公斤液態(tài)橡膠,脫水后就成了上面圖中的樣子。天然橡膠和人工合成橡膠之間倒沒有明確的孰優(yōu)孰劣,主要還是看對膠料的需求。

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  沙子里提取的二氧化硅(SiO₂)可以說是近幾年最受輪胎行業(yè)青睞的添加劑,通過合適的配比,二氧化硅能對膠料性能有一個全面的提升。

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  關于材料配比,技術人員肯定是不會透露了,不過有一點技術團隊給出了解釋,之所以輪胎是黑色的,就是因為他們早早地在“原材料融合”這個環(huán)節(jié)加入了“炭黑”,“炭黑”的獲取其實也很簡單,在煉煤的過程中迅速加冷水就能夠得到。

  不同材料在高溫環(huán)境中混合,得到的生膠經(jīng)過壓制、裁切,再經(jīng)過硫化就得到了用于制作輪胎的膠料半成品。(這部分過程不允許拍攝,見諒)

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   你可以這么理解:干濕低性能越好即抓地力越好,操控性能越好,但是相應地滾動阻力也更大,更費油,輪胎磨損更快,胎噪也可能變得更大,反之亦然,兩全但不能齊美。技術人員的工作就是找到最符合需求的“平衡點”。

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胎噪從哪里來?

橡膠不夠“強” 鋼絲來幫忙

  離開物理實驗室,我們來到加強實驗室,這里技術人員的工作就是在橡膠的基礎上,實驗各種材料,疊加在“橡膠制品”上面,以保證它能在高強度的使用中保持穩(wěn)定性。

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  除了研發(fā)膠料的物理實驗室和研發(fā)加強層的加強實驗室外,對胎面膠塊的設計等工作也是一款輪胎研發(fā)的重中之重,不過由于一些原因的限制,這部分流程并沒有開放給我們參觀。

  沒有一款輪胎是只需要一次研發(fā)就量產的,在輪胎方案對應的測試胎被制作出來后,需要反復地測試和優(yōu)化,這次我們也看到了測試流程中的一些內容,其中就有我們感興趣的胎噪部分。

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  你是否思考過一個問題:胎噪到底是從哪來的?其實,胎噪的來源主要有兩個,第一個很多人可能都能想到:是來自于花紋塊與花紋塊之間的溝壑;而第二點我之前也沒有想到:即輪胎本身就是一個“氣球”,當你用棒子敲擊輪胎時,會造成輪胎內部空氣流動,就像打鼓一樣,實際路面上的突起就相當于“鼓錘”,會敲打輪胎發(fā)生噪音。

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  這兩年出現(xiàn)的“靜音棉輪胎”其實就是在輪胎的內部加了一層材料,可以阻止空氣在輪胎內的流動,從而減少“打鼓”產生的噪音。

  如果是花紋塊需要改進,技術人員就要著手從膠塊的紋理、形狀以及角度進行調整了,所以在很多量產輪胎上,每一塊花紋都是不一樣。并且,同樣的設計放在不同尺寸的輪胎上效果可能截然不同,都需要進行逐一測試。

路試環(huán)節(jié)

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  由于天氣和時間原因,我們沒辦法完整地看完一款輪胎的在這片場地的路試流程,比較可惜。并且到此為止,在固特異盧森堡創(chuàng)新研發(fā)中心一天的行程也要結束了。

小結

  一款輪胎從立項到量產需要5年的時間,需要開發(fā)和測試工作反復交替進行,為的首先是保障絕對的穩(wěn)定性和安全性,其次,還要根據(jù)需求權衡性能之間的此消彼長,在膠料、加強、胎噪等等環(huán)節(jié),“取舍”似乎是研發(fā)中的關鍵詞。保時捷911的輪胎性能足夠優(yōu)秀,但它可能比你費油,還對使用環(huán)境有更高要求,它不適合你。更多成本能讓綜合得分更高,但永遠沒有十全十美,看上去像極了人生。(圖/文 汽車之家 鄭旭)

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