米其林-滚动阻力
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– Distortion of ground contact area – Scissoring of casing plies that leads to overheating – High friction with the road surface
子午线轮胎 子午线轮胎
• 胎体由一个辐射层构成 胎体由一个辐射层构成 • 胎冠由几个钢丝层固定 胎冠由几个钢丝层固定 • 胎侧和胎冠的活动是分开 胎侧和胎冠的活动是分开 的
环境温度对滚阻的影响（轿车胎）
基准100：在25℃下依标准ISO8767测得的滚阻
标准ISO8767规定的测量条件：轮胎气压 =2.1bar，负荷=轮胎最大负荷的80%，速度 =80km/h。
在此范围内，温度每变化 1℃，滚阻相应变化0.6%。
速度的影响
阻力
轮胎的对能量损失的贡献 (FRR) 不变， 但所占百分 比减小，因为在高速状态 下，空气阻力起主导作用。 The tire contribution (FRR) does not change but the % contribution decreases because the aerodynamic drag dominates at higher speeds
A casing made of several plies positioned in a criss-cross manner criss-
斜交层轮胎
各层重叠构成 各层重叠构成 较厚的胎体结 构层 胎体由几个斜 胎体由几个斜 交叉的帘布层 构成
胎冠及胎 侧由相同 的结构层 构成
高摩擦 = 高滚阻
• 轿车
– 8 ～20% –或者说每100升燃料中，有8到20升消耗于轮胎的能量 损失
• 卡客车
– 25～35% –或者说每100升燃料中，有25到35升消耗于轮胎的能 量损失
与行驶路线也有很大关系
滚动阻力占总阻力的百分比（四种路线对比）
Fra Baidu bibliotek
滚动阻力 内摩擦力 空气阻力 惯性阻力
市内
市外
主流路面
高速公路
斜交轮胎: 胎冠和胎侧相牵连 斜交轮胎: 胎冠和胎侧相牵连 轮胎 • 胎侧的弯曲变形会传送到胎冠， 胎侧的弯曲变形会传送到胎冠， 的弯曲变形会传送到胎冠 从而导致： 从而导致：
–接地区域的变形 接地区域的变形 接地 –胎体层间相互剪切导致过热 胎体层间相互剪切导致过热 胎体 –与路面的高摩擦力 与
• Sidewall flexing is transmitted to the tread resulting in:
有!! 越大越优秀
轮胎外径对滚动阻力的影响
以100为基准
基准100：175/70 R14轮胎依标准ISO 8767测得。
滚动阻力
基本认识
• 定义及起源 • 讲述范围
–轿车 –卡车 –客车
• 外部因素
与其他因素相对的重要性 轮胎滚阻消耗燃料占总燃料的百分比: 轮胎滚阻消耗燃料占总燃料的百分比:公路
计算机模拟的能量损失
能量分散图 轿车胎横截面 卡车胎横截面
该图采用有限元方法计算
橡胶配方的作用
• 积极方面： 提供抓着力，弹力，韧性， 耐磨性 • 消极方面： 浪费轮胎变形产生的热；从而损失了来自油箱 的能量
硫所搭建的“桥”
轮胎在接地部位发生变形
橡胶配方的选择
• 有可以降低滚动阻力的橡胶配方 • 配方的选择必须依据各种设计要求
低生热轮胎还有其他优点
• 卡车轮胎： 胎体可以使用更长时间，因此潜在更 多的翻新机会
–优化资源利用
• 轿车轮胎： 减少行驶时破坏的机会
–更安全
轮胎结构是否会有影响? 轮胎结构是否会有影响?
是的! 是的! 子午线轮胎更加优秀
子午线轮胎结构 斜交轮胎结构
斜交层轮胎 斜交层轮胎
胎体由几个斜交叉重叠 胎体由几个斜交叉重叠 的层构成
功率法
依ISO标准测定输入的电功率 瓦特计
现行使用的测试标准
• ISO 方法
– ISO 8767, 9948, 13327 – 2005年7月发行的ISO 18164
• SAE 方法
– SAE J1269, J1270 (扭矩、阻力、功率法) – J2452 (减速度法)
其他未决问题
• 因为ISO 18164 收集了大量可能的滚动阻力测试方法， ETRTO 决定规定其 « 参考方法 »。其目的是产生直 接可比结果的可能性，例如观察潜在的规则。 • 这将与 ISO 18164 一致，但将规定一些需要的参数， 以取得可比较的结果。在这方面，目标是将轮胎置于 相同的热力学状态，并测量相同的物理量。 • 如今该方法已经通过同意，一项 round-robin 测试已 经在欧洲完成，关于实验室间滚动阻力值的比较的讨 论正在进行中。
如何感觉滚动阻力? 如何感觉滚动阻力
If you ride a bicycle with tires at low pressure, you have to work harder to overcome the increased rolling resistance.
当你骑着装有低风压轮 胎的自行车时，你必须 更加用力，以克服增加 的滚动摩擦力。
实验室测量方法
Randall CLARK
测量单位
• 滚动阻力
–牛顿
• 滚动阻力系数
– kg / ton
滚动阻力: 滚动阻力:
力和系数 FRR ：在车辆上轮胎的实际拖曳力 CRR： 滚动阻力系数 = FRR/Z CRR 用以测量轮胎的效率；一般表示为 kg/ton (或 kg / 1000 kg)
其他测试因素
• 测试的正确度及精确性
– 测量滚动阻力时，在存在较大力的情况下，必须测量 小的力，因此，必须使用适当精度的设备和仪器。
• 设备的校准
–必须按规则检查，以避免测试结果的漂移。
速度
充气压力的影响
较高的充气压力可降低滚动阻力
轿车轮胎
基准100：在充气压力为2.1bar下依标准ISO 8767测得。
负荷的影响
综合的
随着负荷的增加，轮胎变 得更高效 (CRR) ，但是实 际阻力 (FRR)增大了 ，因 为轮胎的负荷增加了。 The tire becomes more efficient (CRR) - BUT the actual resistive force (FRR) increases because the load on the tire increases
• 定义及起源 • 讲述范围
–轿车 –卡车 –客车
• External Variables
• 外部因素
What is Rolling Resistance?
何为滚动阻力？ 何为滚动阻力？
风
运动方向 与运动方向相 反的力
惯 性 内摩擦 滚动阻力 斜坡阻力 滚动阻力定义为一个轮胎 运动单位距离消耗的能量 滚动阻力只能通过消耗能量来克服 用在汽车上，则这些能量由燃料提供， 因此，滚动阻力对油耗有直接的影响
滚动阻力
基本认识
• 定义及起源 • 讲述范围
–轿车 –卡车 –客车
• 外部因素
行驶时间
滚阻迅速降低， 滚阻迅速降低，然后趋于稳定
以100为基准
行驶时间对滚阻的影响 （轿车轮胎）
基准100：轮胎滚动30分钟后依标准ISO 8767 测得。
温度的影响
温暖的天气使得轮胎的效率更高（低滚阻） 温暖的天气使得轮胎的效率更高（低滚阻）
轿车
Z = 加在轮胎上的垂直载荷占设计最大载荷的百分比
基准100：在负荷为最大负荷80%时依标准 ISO 8767测得的滚动阻力
滚动阻力: 滚动阻力:
要点
• 它会消耗油箱里的燃料 • 它无法被完全消除 • 某些轮胎结构和配方的设计可以降低滚动 阻力
滚动阻力
基本认识
Randall CLARK
滚动阻力
– 磨耗、抓地性、抗切割…
• 有些高科技配方可以降低滚动阻力，而几乎不牺 牲其他性能
胎面花纹的影响 例如： 例如：卡车胎
低滚动阻力
平滑的直花纹轮胎
高滚动阻力
横花纹轮胎
橡胶配方和胎面花纹的选择影响滚动阻 力和生热
高滚阻轮胎
*>215.0癋
*>215.0癋
低滚阻轮胎
200.0 180.0 160.0 140.0 120.0 100.0 80.0
• Casing made of one radial ply • Crown stabilized by several steel plies • Sidewalls and tread function separately
辐射层构造 辐射层构造
胎冠和胎侧独立活 胎冠和胎侧独立活 可以提供更大 动, 可以提供更大 的接地面积 胎体由单独一层 胎体由单独一层 钢丝帘布构成， 钢丝帘布构成， 这样就没有了层 间的摩擦， 间的摩擦，行驶 时生热更低
• 滚动阻力
= 轮胎通过每单位距 离所消耗的滚动能量 = 功/距离 = [牛顿 X 米] / 米
• Rolling Resistance
= resistive force of the tires = force = Newtons
• 滚动阻力
= 轮胎抵抗力 = 力 = 牛顿
What causes Rolling Resistance?
滚动阻力测试转鼓
[示意图] 示意图]
推进汽缸
滚动阻力测试转鼓
四个基本的测试方法
• • • • 减速度法 阻力法 扭矩法 功率法
减速度法
减速测试法是ISO标准里规定的
注： . ω表示转动角速度；ω表示 角加速度。
阻力法
依ISO标准测定阻力 力传感器 （测力计）
扭矩法
依ISO标准测定扭矩
扭矩传感器 （扭矩计）
什么导致滚动阻力？ 什么导致滚动阻力？
的 物 理 原 因 导 致 滚 动 阻 力 的 三 个 主 要
微小滑 移＜5% 屈挠 屈挠 压缩与剪切 空气动力 对转动轮 胎的延迟 作用占0～ 15% 运动方向
接地部位的 变形所造成 的能量损失 占能量损失 总量的80～ 95%
轮胎的哪些部位消耗了大部分的能量? 轮胎的哪些部位消耗了大部分的能量?
So is it Energy or Force?
所以，滚阻是能量还是力？ 所以，滚阻是能量还是力？
BOTH !— 都是 都是!
• Rolling Resistance
= tire rolling energy consumed per unit distance = work/distance = [Newtons X meters] / meters
胎面磨耗均匀而且 胎面磨耗均匀而且 缓慢 胎冠由钢丝环带固 胎冠由钢丝环带固 定，改善了轮胎的 抗刺穿及抗撕裂性 能
可吸收对驾驶员、设 吸收对驾驶员、 备和装载物的震动
低摩擦 = 低滚阻
子午线轮胎： 胎侧和胎冠独立活动 子午线轮胎： 胎侧和胎冠独立活动 轮胎
• 胎侧的弯曲变形不会传到胎冠， 因此：
202.4
200.0 180.0
180.5 149.6
160.0 140.0 120.0 100.0
139.0
153.9
174.3
80.0 *<75.0癋
*<75.0癋
用红外线照相机采到的卡车轮胎转动时的图片；两个 轮胎在相同的负荷及充气压力下运转。
低滚阻和高滚阻轮胎的比较
你可以看出胎面花纹和配方的不同 将不同商标/类型的 轮胎安装在车辆的 相同部位，在夜间 利用红外线照相机 可以看到轮胎生热， 即滚阻的不同…
–接地区域变形更小 –降低与地面的摩擦，以提高乘坐 舒适性 –低生热
子午线轮胎的优点
• 节省燃料
– 5%～10%
• 抗刺穿能力更强
–更安全
• 胎体低生热
–更安全，翻新率更高
• 更耐磨 – 使用时间翻一翻
–每年需要的轮胎减少， 减少废胎处理
• 对路面的损坏比斜交胎更小
轮胎的规格有关系吗? 轮胎的规格有关系吗?
Rolling Resistance:
滚动阻力： 滚动阻力：
FRR – Tire drag on vehicle motion FRR – 轮胎相对车辆的运动滞后
滚动阻力 空气阻力
内部阻力（机械摩擦） 内部阻力（机械摩擦）
行使方向
重力 惯性阻力
How can you feel Rolling Resistance?
Rolling Resistance
Basic Foundation
滚动阻力
基本认识
Randall CLARK
Rolling Resistance — 滚动阻力
Basic Foundation — 基本认识
• Definition and Origins • Relative magnitude
– Cars – Trucks – Buses
子午线轮胎 子午线轮胎
• 胎体由一个辐射层构成 胎体由一个辐射层构成 • 胎冠由几个钢丝层固定 胎冠由几个钢丝层固定 • 胎侧和胎冠的活动是分开 胎侧和胎冠的活动是分开 的
环境温度对滚阻的影响（轿车胎）
基准100：在25℃下依标准ISO8767测得的滚阻
标准ISO8767规定的测量条件：轮胎气压 =2.1bar，负荷=轮胎最大负荷的80%，速度 =80km/h。
在此范围内，温度每变化 1℃，滚阻相应变化0.6%。
速度的影响
阻力
轮胎的对能量损失的贡献 (FRR) 不变， 但所占百分 比减小，因为在高速状态 下，空气阻力起主导作用。 The tire contribution (FRR) does not change but the % contribution decreases because the aerodynamic drag dominates at higher speeds
A casing made of several plies positioned in a criss-cross manner criss-
斜交层轮胎
各层重叠构成 各层重叠构成 较厚的胎体结 构层 胎体由几个斜 胎体由几个斜 交叉的帘布层 构成
胎冠及胎 侧由相同 的结构层 构成
高摩擦 = 高滚阻
• 轿车
– 8 ～20% –或者说每100升燃料中，有8到20升消耗于轮胎的能量 损失
• 卡客车
– 25～35% –或者说每100升燃料中，有25到35升消耗于轮胎的能 量损失
与行驶路线也有很大关系
滚动阻力占总阻力的百分比（四种路线对比）
Fra Baidu bibliotek
滚动阻力 内摩擦力 空气阻力 惯性阻力
市内
市外
主流路面
高速公路
斜交轮胎: 胎冠和胎侧相牵连 斜交轮胎: 胎冠和胎侧相牵连 轮胎 • 胎侧的弯曲变形会传送到胎冠， 胎侧的弯曲变形会传送到胎冠， 的弯曲变形会传送到胎冠 从而导致： 从而导致：
–接地区域的变形 接地区域的变形 接地 –胎体层间相互剪切导致过热 胎体层间相互剪切导致过热 胎体 –与路面的高摩擦力 与
• Sidewall flexing is transmitted to the tread resulting in:
有!! 越大越优秀
轮胎外径对滚动阻力的影响
以100为基准
基准100：175/70 R14轮胎依标准ISO 8767测得。
滚动阻力
基本认识
• 定义及起源 • 讲述范围
–轿车 –卡车 –客车
• 外部因素
与其他因素相对的重要性 轮胎滚阻消耗燃料占总燃料的百分比: 轮胎滚阻消耗燃料占总燃料的百分比:公路
计算机模拟的能量损失
能量分散图 轿车胎横截面 卡车胎横截面
该图采用有限元方法计算
橡胶配方的作用
• 积极方面： 提供抓着力，弹力，韧性， 耐磨性 • 消极方面： 浪费轮胎变形产生的热；从而损失了来自油箱 的能量
硫所搭建的“桥”
轮胎在接地部位发生变形
橡胶配方的选择
• 有可以降低滚动阻力的橡胶配方 • 配方的选择必须依据各种设计要求
低生热轮胎还有其他优点
• 卡车轮胎： 胎体可以使用更长时间，因此潜在更 多的翻新机会
–优化资源利用
• 轿车轮胎： 减少行驶时破坏的机会
–更安全
轮胎结构是否会有影响? 轮胎结构是否会有影响?
是的! 是的! 子午线轮胎更加优秀
子午线轮胎结构 斜交轮胎结构
斜交层轮胎 斜交层轮胎
胎体由几个斜交叉重叠 胎体由几个斜交叉重叠 的层构成
功率法
依ISO标准测定输入的电功率 瓦特计
现行使用的测试标准
• ISO 方法
– ISO 8767, 9948, 13327 – 2005年7月发行的ISO 18164
• SAE 方法
– SAE J1269, J1270 (扭矩、阻力、功率法) – J2452 (减速度法)
其他未决问题
• 因为ISO 18164 收集了大量可能的滚动阻力测试方法， ETRTO 决定规定其 « 参考方法 »。其目的是产生直 接可比结果的可能性，例如观察潜在的规则。 • 这将与 ISO 18164 一致，但将规定一些需要的参数， 以取得可比较的结果。在这方面，目标是将轮胎置于 相同的热力学状态，并测量相同的物理量。 • 如今该方法已经通过同意，一项 round-robin 测试已 经在欧洲完成，关于实验室间滚动阻力值的比较的讨 论正在进行中。
如何感觉滚动阻力? 如何感觉滚动阻力
If you ride a bicycle with tires at low pressure, you have to work harder to overcome the increased rolling resistance.
当你骑着装有低风压轮 胎的自行车时，你必须 更加用力，以克服增加 的滚动摩擦力。
实验室测量方法
Randall CLARK
测量单位
• 滚动阻力
–牛顿
• 滚动阻力系数
– kg / ton
滚动阻力: 滚动阻力:
力和系数 FRR ：在车辆上轮胎的实际拖曳力 CRR： 滚动阻力系数 = FRR/Z CRR 用以测量轮胎的效率；一般表示为 kg/ton (或 kg / 1000 kg)
其他测试因素
• 测试的正确度及精确性
– 测量滚动阻力时，在存在较大力的情况下，必须测量 小的力，因此，必须使用适当精度的设备和仪器。
• 设备的校准
–必须按规则检查，以避免测试结果的漂移。
速度
充气压力的影响
较高的充气压力可降低滚动阻力
轿车轮胎
基准100：在充气压力为2.1bar下依标准ISO 8767测得。
负荷的影响
综合的
随着负荷的增加，轮胎变 得更高效 (CRR) ，但是实 际阻力 (FRR)增大了 ，因 为轮胎的负荷增加了。 The tire becomes more efficient (CRR) - BUT the actual resistive force (FRR) increases because the load on the tire increases
• 定义及起源 • 讲述范围
–轿车 –卡车 –客车
• External Variables
• 外部因素
What is Rolling Resistance?
何为滚动阻力？ 何为滚动阻力？
风
运动方向 与运动方向相 反的力
惯 性 内摩擦 滚动阻力 斜坡阻力 滚动阻力定义为一个轮胎 运动单位距离消耗的能量 滚动阻力只能通过消耗能量来克服 用在汽车上，则这些能量由燃料提供， 因此，滚动阻力对油耗有直接的影响
滚动阻力
基本认识
• 定义及起源 • 讲述范围
–轿车 –卡车 –客车
• 外部因素
行驶时间
滚阻迅速降低， 滚阻迅速降低，然后趋于稳定
以100为基准
行驶时间对滚阻的影响 （轿车轮胎）
基准100：轮胎滚动30分钟后依标准ISO 8767 测得。
温度的影响
温暖的天气使得轮胎的效率更高（低滚阻） 温暖的天气使得轮胎的效率更高（低滚阻）
轿车
Z = 加在轮胎上的垂直载荷占设计最大载荷的百分比
基准100：在负荷为最大负荷80%时依标准 ISO 8767测得的滚动阻力
滚动阻力: 滚动阻力:
要点
• 它会消耗油箱里的燃料 • 它无法被完全消除 • 某些轮胎结构和配方的设计可以降低滚动 阻力
滚动阻力
基本认识
Randall CLARK
滚动阻力
– 磨耗、抓地性、抗切割…
• 有些高科技配方可以降低滚动阻力，而几乎不牺 牲其他性能
胎面花纹的影响 例如： 例如：卡车胎
低滚动阻力
平滑的直花纹轮胎
高滚动阻力
横花纹轮胎
橡胶配方和胎面花纹的选择影响滚动阻 力和生热
高滚阻轮胎
*>215.0癋
*>215.0癋
低滚阻轮胎
200.0 180.0 160.0 140.0 120.0 100.0 80.0
• Casing made of one radial ply • Crown stabilized by several steel plies • Sidewalls and tread function separately
辐射层构造 辐射层构造
胎冠和胎侧独立活 胎冠和胎侧独立活 可以提供更大 动, 可以提供更大 的接地面积 胎体由单独一层 胎体由单独一层 钢丝帘布构成， 钢丝帘布构成， 这样就没有了层 间的摩擦， 间的摩擦，行驶 时生热更低
• 滚动阻力
= 轮胎通过每单位距 离所消耗的滚动能量 = 功/距离 = [牛顿 X 米] / 米
• Rolling Resistance
= resistive force of the tires = force = Newtons
• 滚动阻力
= 轮胎抵抗力 = 力 = 牛顿
What causes Rolling Resistance?
滚动阻力测试转鼓
[示意图] 示意图]
推进汽缸
滚动阻力测试转鼓
四个基本的测试方法
• • • • 减速度法 阻力法 扭矩法 功率法
减速度法
减速测试法是ISO标准里规定的
注： . ω表示转动角速度；ω表示 角加速度。
阻力法
依ISO标准测定阻力 力传感器 （测力计）
扭矩法
依ISO标准测定扭矩
扭矩传感器 （扭矩计）
什么导致滚动阻力？ 什么导致滚动阻力？
的 物 理 原 因 导 致 滚 动 阻 力 的 三 个 主 要
微小滑 移＜5% 屈挠 屈挠 压缩与剪切 空气动力 对转动轮 胎的延迟 作用占0～ 15% 运动方向
接地部位的 变形所造成 的能量损失 占能量损失 总量的80～ 95%
轮胎的哪些部位消耗了大部分的能量? 轮胎的哪些部位消耗了大部分的能量?
So is it Energy or Force?
所以，滚阻是能量还是力？ 所以，滚阻是能量还是力？
BOTH !— 都是 都是!
• Rolling Resistance
= tire rolling energy consumed per unit distance = work/distance = [Newtons X meters] / meters
胎面磨耗均匀而且 胎面磨耗均匀而且 缓慢 胎冠由钢丝环带固 胎冠由钢丝环带固 定，改善了轮胎的 抗刺穿及抗撕裂性 能
可吸收对驾驶员、设 吸收对驾驶员、 备和装载物的震动
低摩擦 = 低滚阻
子午线轮胎： 胎侧和胎冠独立活动 子午线轮胎： 胎侧和胎冠独立活动 轮胎
• 胎侧的弯曲变形不会传到胎冠， 因此：
202.4
200.0 180.0
180.5 149.6
160.0 140.0 120.0 100.0
139.0
153.9
174.3
80.0 *<75.0癋
*<75.0癋
用红外线照相机采到的卡车轮胎转动时的图片；两个 轮胎在相同的负荷及充气压力下运转。
低滚阻和高滚阻轮胎的比较
你可以看出胎面花纹和配方的不同 将不同商标/类型的 轮胎安装在车辆的 相同部位，在夜间 利用红外线照相机 可以看到轮胎生热， 即滚阻的不同…
–接地区域变形更小 –降低与地面的摩擦，以提高乘坐 舒适性 –低生热
子午线轮胎的优点
• 节省燃料
– 5%～10%
• 抗刺穿能力更强
–更安全
• 胎体低生热
–更安全，翻新率更高
• 更耐磨 – 使用时间翻一翻
–每年需要的轮胎减少， 减少废胎处理
• 对路面的损坏比斜交胎更小
轮胎的规格有关系吗? 轮胎的规格有关系吗?
Rolling Resistance:
滚动阻力： 滚动阻力：
FRR – Tire drag on vehicle motion FRR – 轮胎相对车辆的运动滞后
滚动阻力 空气阻力
内部阻力（机械摩擦） 内部阻力（机械摩擦）
行使方向
重力 惯性阻力
How can you feel Rolling Resistance?
Rolling Resistance
Basic Foundation
滚动阻力
基本认识
Randall CLARK
Rolling Resistance — 滚动阻力
Basic Foundation — 基本认识
• Definition and Origins • Relative magnitude
– Cars – Trucks – Buses