抓地/静音/排水间求平衡 轮胎花纹讲解

轮胎作为汽车最重要、最常规的零部件之一，我想大家应该都很熟悉。在汽车爱好者中，他们车上配备的轮胎品牌和型号也是很多人饭后讨论的热门话题。大家关心的无非就是抓地力、静音性、排水性、耐用性等等。今天我们就来和米其林工程师聊聊轮胎胎面设计，重点是如何在抓地力、静谧性和排水性之间找到平衡。

轮胎最重要的三个组成部分是胎面、胎体和橡胶配方。子午线轮胎发明以来，胴体结构和发展方向已基本确定。目前乘用车使用的轮胎大部分基本结构大致相同，详细设计会有所不同。然而，就像橡胶配方一样，这是每个轮胎制造商的内部秘密。只有胎面花纹设计属于“公开信息”，所以文中提到的所有内容都只针对轮胎花纹设计，橡胶配方和胎体结构不在本文范围内。

■胎面花纹有什么作用？

简单来说，胎面花纹最重要的三个功能是:1。提高抓地力；2.降低噪音；3.增加排水。但三者是相互制约甚至冲突的，不可能达到所谓的“优比”。因此，轮胎制造商在设计胎面花纹时，需要根据每个轮胎的不同产品定位，开发不同的胎面花纹。先说说上面提到的三点在轮胎上是如何体现的。至于橡胶配方和胎体结构，本文暂不讨论。

1、提高抓地力

轮胎抓地力主要通过胎面与地面的接触来实现。米其林轮胎亚太区产品经理表示，从理论上讲，光头胎的抓地力是最高的，但这一概念仅限于旱地，因为如果在湿滑路面上行驶，由于光头胎没有排水系统，会使车辆难以控制而影响安全。所以我们在赛车的时候，经常会看到下雨，汽车会陆续驶入维修区更换雨胎。但是这对于我们日常用车来说是完全不现实的，所以我们在设计胎面花纹的时候要找到一个平衡点。

大面积的橡胶块设计有助于提升抓地力，这一点我们从不同轮胎的胎面设计就能明显看出区别。一般来说，运动性更强的轮胎会使用大的橡胶块来提高车辆的抓地力，而舒适性更强的轮胎则会出现花纹破碎和橡胶块变小的情况。

更多精彩视频，均在车载家庭视频频道。

“米其林轮胎胎面倒角视频的3D演示”

大胶块不仅能提高抓地力，还能“增强”轮胎的行驶噪音。解决办法是在大面积的橡胶块上“开槽”以降低噪音，同时为了不影响抓地力和胎面刚性，在凹槽中间会增加“自锁片”的设计。当车辆直线行驶时，不影响噪音性能，而当车辆转弯或刹车时，凹槽内的自锁片可以在橡胶块之间提供支撑，使原本独立的橡胶块能够在一定程度上形成一个相对统一的整体，从而提高抓地力和刚性。

2.减少噪音

轮胎产生的噪音有两种。第一种是胎面接触地面时，轮胎沟槽会改变空气流方向，橡胶块撞击地面产生的噪音统称为花纹噪音。二是胎体结构和橡胶配方引起的噪声，称为结构噪声。米其林工程师把它比作我们年轻时拍的球。当不同材料的球撞击地面时，它们会发出“砰砰”的声音，但声音是不同的。这是一个道理。至于结构和橡胶配方如何降低噪音，这不是本文的内容，也是厂家的秘密。先说说模式建模是怎么解决的。

如前所述，橡胶块面积越大，噪音越大，抓地力越好。橡胶块越小，噪音越小，但抓地力越差，这需要找到平衡点。按照米其林轮胎工程师的话来说，胎面花纹设计就是在抓地力、静音性和排水性之间找到平衡，寻求突破的过程。

在胎面花纹设计方面，采用不同尺寸的橡胶块来平衡甚至抵消彼此产生的噪音，从而达到静音的目的。工程师的解释是，由于不同尺寸的橡胶块在落地时具有不同的波长和频率，所以他们设计并计算了可以相互抵消和平息噪音的频段和频率，以便车内的驾驶员和乘客可以更安静地聆听。同时，这样做的好处在于尽可能保证橡胶块的尺寸，减少凹槽的数量，以减少对轮胎抓地力和刚性的影响。当然，米其林工程师也多次强调，上面提到的抓地力和静音的设计工作只是针对胎面花纹设计，因为这是一个整体工程，轮胎橡胶的配方在静音和抓地力方面更为重要。

3.排水

轮胎的排水和抓地力也是相互制约甚至矛盾的。为了获得更好的排水性，胎面需要设计更多的花纹沟，但花纹沟越多必然会降低轮胎的有效接触面积，同时也会影响胎面的刚性。

最新的解决方案是采用圆形胎肩设计，有别于传统类似直角的胎肩设计。圆形胎肩可以使轮胎下的积水更快地被甩出，从而提高轮胎在湿滑路面上的抓地力。当然，从物理角度来看，这样的设计肯定会减少胎面的接触面积，但失去的抓地力会通过改进橡胶配方来弥补。

更多精彩视频，均在车载家庭视频频道。

《米其林轮胎胎面圆弧设计三维动画展示》

对于运动轮胎来说，除了采用新的设计，在不增加排水槽数量的情况下，槽会比舒适轮胎更宽更深，这也是提升整体排水性能的重要手段。

■与工程师讨论常见的轮胎问题。

1.新轮胎的开发周期有多长？为什么在一些新车型上看到旧花纹的轮胎？

一般一个新轮胎的实质性开发周期在2-2.5年左右，部分高性能轮胎的开发周期可能更长。但在一个产品正式开发前5-6年，轮胎厂商会对未来的橡胶技术和市场需求进行深入研究，并将其融入到新产品的开发中。

从轮胎厂家的角度来看，一般一个胎面轮胎的寿命周期应该在5-6年左右，然后就会被新产品所替代，这是产品升级和市场运作的方法。至于为什么我们会在很多新车型上看到一些已经推出很久的旧花纹轮胎，主要原因是它们一般都是作为配套轮胎使用的，需要在新车上市前两年和新车一起提供给整车厂家进行测试，厂家认证的配套轮胎，包括车型、规格、生产工厂，都不能随意更换。而且，整车厂商往往喜欢选择在一段时间内推出市场知名度高的产品，车辆的更换周期要比轮胎长得多，所以在新车型上看到旧花纹的轮胎是很正常的。配套轮胎的寿命周期确实会更长，从7-8年甚至10年不等。

2.只换两个轮胎，换新轮胎之前还是之后？

关于新轮胎是放在前还是放在后的问题，各方声音不一。米其林的工程师说:建议您在后轮上使用新轮胎。原因是新轮胎的抓地力肯定比旧轮胎好。在湿滑路面或极端情况下，如果新轮胎放在前轮上，此时如果旧后轮失去抓地力，车辆会转向过度，而如果新轮胎放在后轮上，一旦前轮失去抓地力，就会转向不足。对于大多数普通驾驶员，尤其是新手，转向不足更容易控制。

米其林工程师认为，对于大多数普通驾驶员来说，转向不足比转向过度更容易被感知和控制，更有利于行车安全。所以建议把后轮换上新轮胎。当然，这只是米其林的看法。包括轮胎制造商、汽车教练和车辆制造商在内的行业对这个问题有不同的建议。如果你对这个问题有自己的看法，可以在文章评论中积极讨论。

3.轮胎的使用寿命有多长，有没有年限限制？

轮胎作为橡胶制品，必然会老化，但根据使用和保存方法的不同，会有很大的差异。首先，看看胎面的磨损情况。轮胎的凹槽处有一个水平凸起，这就是轮胎磨损警告线。警示线磨损时，胎面厚度只有1.6毫米左右，是时候更换轮胎了。

除了观察磨损情况，轮胎还有一个及时的保质期。米其林的官方建议是，新轮胎需要在轮胎生产之日起10年内更换，对于超过5年的轮胎，建议车主每年至少检查一次。

编辑评论:

胎面花纹的发展重点可以简单概括为“抓地、消音、排水”，但如何在三者之间找到平衡，开发出适合市场需求的产品，是一个永恒的话题。而且，要实现以上三点，光靠胎面花纹设计还远远不够，还涉及胎体结构、橡胶配方等一系列相关问题。写这篇文章的目的不是介绍某一类型的轮胎或者如何购买轮胎。毕竟每个人的用车需求不一样，尤其是轮胎。相反，我希望每个人都对轮胎的设计有一个基本的了解，尤其是胎面花纹。当然，如果你有关于轮胎的问题，或者想知道，也可以点击我的编辑博客留言，我愿意尽我所能为你解答。