翻译 ON DEVELOPMENT OF THE SUPERSINGLE DRIVE GMD TYRE.docx
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翻译ONDEVELOPMENTOFTHESUPERSINGLEDRIVEGMDTYRE
7thInternationalSvrnposiurnonHeavvVehicleWeights&Dimensions
Delft,TheNetherlands,.June16-20,2002
ONDEVELOPMENTOFTHESUPER-SINGLEDRIVE（GMD）TYRE
KenshiroKato
BridgestoneCorp.,3-1-1Ogawahigashi,Kodaira,Tokyo187-8531,Japan
KuninobuKadota
BridgestoneCorp.,3-1-1Ogawahigashi,Kodaira,Tokyo187-8531,Japan
ABSTRACT
Technicalingredientsforreplacingdualmountingoftruckandbustyreswiththesinglewidebasetyre（GMD:
GREATECMegaDrive）arepresented.
用宽肩胎（GMD:
GREATECMegaDrive）替换卡车和公共汽车双安装轮胎的（dualmounting）的技术细节已经提出。
Aimofdevelopingthetechnologyisunderlinedbydirectingdramaticenhancementoftyredurabilitytoadvantagesoneconomy,environmentandvehicleutility:
reducedrollingresistancetobenefitenergyefficiency,lesstyreweighttosavelimitedresourcesonearth,lesstyreroomoccupiedtoenablenewvehicledesigns.
开发这项技术的目的，是强调通过显著增强轮胎的耐用性，实现在经济，环境和车辆实用方面获得收益：
降低了的滚动阻力有利于提高能源利用效率，更少的轮胎重量可以节约地球有限的资源，较少的轮胎空间占用使新车设计成为可能。
Technicalissuesinthetreadareawereunevengrowthduetowidesectionalconfigurationandlargestressconcentration.
胎面区域的技术问题是，由宽截面的结构和较大的应力集中而引起的不均衡的增长。
Whileinthebeadarea,largestraininducedbyconsiderabledeflectionshouldeffectivelybeminimized.
而在胎圈区域中，大挠度引起的大应变应有效地最小化。
Toovercomethedifficultiesinnovativestructureswereproposed.Theresultsshowedoutstandingpeliormanceundercriticaltestingconditions.
为了克服这些困难，新的结构诞生，并在严格的测试条件下表现出色。
INTRODUCTION
介绍
Asrecognizedwidelyinglobalindustrialsocieties,proactivetechnologyshouldbeadoptedonecologicalandeconomicalissueswhendevelopingnewproducts.
开发新产品时，先进（有前瞻性的）技术应该应用于生态和经济问题，这是全球工业社会广泛认可的。
Heavycommercialvehiclessuchastrucks,trailersandbuseshavealreadystartedincludingtheideabyaimingat:
lessenergyconsumptionandlessexhaustemissionleadingultimatelytohybridand/orfuelcellenginesystems,higherefficiencyintransportingcargos.
重型商用车辆，如卡车、挂车和客车，已经开始瞄准这样的想法：
更少的能源消耗和更少的尾气排放，最终推出混合动力和/或燃料电池动力系统，提高货物运输效率。
Oneofthecrucialcomponentsofthevehicle,thetyre,shouldalsorespondtotherequirementsofthesocialneeds;efforttofulfilsimultaneouslyecology-andeconomy-consciousnessandhighqualityoftyreperformanceisneeded.
轮胎，作为车辆中不可或缺的一部分，也应该及时响应社会需求的要求；同时努力提高生态意识和经济意识，高品质的轮胎性能迫在眉睫。
Morespecifically,lowerrollingresistance,lessweight（lessamountofrawmaterialused）,andlowertyrenoiseandsoon,shouldbepursuedwithoutsacrificingfundamentalperformancesuchasdurability,treadwearandmanoeuvrability.
更具体地，我们应该在不牺牲耐久性、胎面耐磨性和操作性等基本性能的前提下，追求更低的滚动阻力、更轻的轮胎重量（更少的原材料利用）、更低的轮胎噪声等等。
Nodoubtconsiderableefforthasbeenmadetodateintyredesign;economy-efficientandenvironmentally-correctmaterialsaremostlyused,varioustyredesignsofcarcassconfiguration,structureandtreadpattern,whicheffectivelyreducerollingresistanceandachieveweightreduction,areemployed.
无疑，设计师们迄今为止已经在轮胎设计方面做出巨大的努力；经济环保的材料已经广泛应用，各种胎体配置、结构和胎面花纹的设计也已经投入应用，并且有效地降低了滚动阻力，实现减重目的。
Nowasaremainingbutaveryhopefulapproachtomeettheneeds,wefocusonthemountingsystemofdualtyresondriveandnon-steeraxlesoftheheavyvehicles,andintendtoreplacethesetyreswithsinglewide-basetyreoflessvolume,seeFigure1.
现在，作为一个仅存的却又非常有希望的方式来满足这些需求，我们专注重型车辆的驱动非转向双轮的悬架系统，并打算更换为尺寸更小的单宽基轮胎，见图1。
Thisconcept,namedGREATEeMegaDrive（GMD）,assumesconsiderableenhancementofdurabilityforthesingletyre.
这个名为GREATEeMegaDrive（GMD）的概念，认为这种单一轮胎的耐久性将会显著提高。
Followingthisstrategy,ifconcentrationofstressandstraincansuccessfullybesuppressed,lowerrollingresistancecanbeobtainedbecausetheGMDuseslessamountofhystereticmaterial（rubber）.
根据这个策略，如果可以成功地抑制应力和应变的集中，滚动阻力的降低也可以实现，因为GMD使用更少量的迟滞材料（橡胶）。
OnthepremisethattheGMDclearsallrequirementsofthetyreperformance,theconceptcouldmotivateinnovativeandflexiblevehicledesign.
在该GMD明白轮胎性能的所有要求的前提下，这个概念可以激励创新的和灵活的车辆设计。
Forinstance,awiderroomontheaxlemightenableinstallationofahigh-techengine/brakingsystem,comfortablepassengercabinandlargecargospace（seeFig.2）.
例如，车轴上方更大的空间可以用来安装一个高科技的发动机/制动系统，舒适的座椅和宽敞的后备箱（见图2）。
Evenwhendesigningavehiclewithnarrowerwidth,e.g.luxuriouspetit-bus,amplecabinspacecouldberetained.Ofcourse,theuseofwiderwheelindicatesthepossibilityofequippingawheel-inmotorsystem.
即使所设计的汽车车体较窄时，例如在豪华petit-bus，座舱空间也可以足够宽敞。
当然，使用更宽的车轮的表示装备的车轮中有安装电机系统的可能性。
Thispaperdescribestechnicalefforttosearchadvancedstructuresforthewidebasetyrewithspecialemphasisondurabilityperformance,onwhichtheGMDconceptisgrounded.
本文介绍了对宽基轮胎所做出的技术成果，像GDM追求的那样，在特别强调耐久性能的同时，探求先进的结构。
TECHNICALTASKSFORDEVELOPINGTHESUPER-SINGLE（GMD）TYRE
开发超级单面轮胎（SUPER-SINGLE（GMD）TYRE）的技术任务
TheGMDtyrehaslessvolumeenclosedbythetyreoutersurfaceandtherimbasethanthesumofthedualtyres.
GMD轮胎的外表面和轮辋底部的体积封闭比双轮胎的总和还少。
Itmeansthatthenearlyidenticalverticalload,thedrivingtorqueandthesideforceactonthesmallerenvelopecausinglargerdeformation.
这意味着，几乎相同的垂直负载、驱动扭矩和侧向力作用在更小的面积上，由此产生更大的变形。
Tomeetthenearlydoubledloading,theairpressurecouldberaised.
为了支持几乎双倍的载荷，胎压应该提高。
ForexampleoftheGMDconcept,whichreplacesthedual315170R22.5tyreswiththesingle495/45R22.5GMDtyre,theverticalloadandtheairpressurearespecifiedintheEuropeanTyreandRimTechnicalOrganisation（ETRTO）standardsmanualrespectivelyas56.84kNand900kPacomparedto30.87kNand850kPaof315170R22.5.
例如GMD的概念中，用以取代双重315170R22.5轮胎的单495/45R22.5GMD轮胎，垂直负载和空气压力在欧洲轮胎和轮辋技术组织（ETRTO）的标准手册分别指定56.84kN和900kPa，相比于315170R22.5轮胎的30.87kN和850kPa。
Thoughtheloadisnotexactlydoubledinthestandards,theGMDtyreissubjectedto84percentmoreloadthanthesingle315170R22.5withonly6percentincreaseoftheairpressureand57percentincreaseofthetyrewidth（overalldiameterisvirtuallyequalinthebothtyres）.
虽然负载是不完全的标准两倍，GMD的轮胎经受比单315170R22.5高84％的负荷的同时，空气压力只增加有6％，轮胎宽度只增加57％（对总直径几乎相等的两个轮胎的比较）。
Infact,thetyredeflectionof495/45R22.5islargerthanitscounterpartby51percent.Thus,theabilitytobeartheincreasedloadandtheincreasedairpressureisdemanded.
实际上，495/45R22.5轮胎的变形要比同等轮胎多出51%。
因此，承担增加的负载和空气压力的能力是必要的。
Tasksforbeltpackagestructure
带束层的任务
Inthetreadareaofthetyre,largedeformationandheatgenerationarethemaincauseofbeltfailureandunevengrowth.Conversely,thenon-uniformgrowthofthetreadisacauseoftheheatgenerationandthestressconcentrationleadingtotheearlyfailure,andacauseoftheunevenwearaswell.Thegrowthisduetothepressurisationofthetyreandthecreepbehaviourundervariousserviceconditions.
在轮胎的胎面区域，大变形和发热是带束失效和不均匀增长的主要原因。
相反，胎面的不均匀生长会导致发热和应力集中，进而导致早期失效，以及不均匀磨损的原因。
轮胎的加压和各种工作条件下的蠕变行为导致了胎面生长。
Inmechanicaltheoryoftheradialtyre,ifallfibre-reinforcedmembersareassumedtobeinextensible,thebeltpackageproducesthetensionalforcebypressurisationintheequatorial（orcircumferential）direction:
theforceisroughlyproportionaltothecoordinatedifferenceintheradialdirectionbetweentheequilibratedcarcass（orply）
withoutthebeltandtheoriginalcoordinateofthebelt[1].
在子午线轮胎的机械原理中，如果所有的纤维强化部件被假定为不可伸长的，那么带束层会由于圆周方向的气压而产生张力：
这种力大致正比于无带束层帘布和带束初始坐标之间的径向协调距离。
Therefore,thetyrewithloweraspectratio（tyrewidthdividedbytyreheightinthemeridiansectionplane）haslargerbeltforceproducedbypressurisationandhencelargershearstrainbetweenbeltlayersthanthetyrewithhigheraspectratio.TheGMDisobviouslyboundfortheverylowaspectratio.
因此，低高宽比（轮胎高度与宽度的比值）轮胎由于压力产生的带束力更大，所以比拥有更高高宽比的轮胎更大的带束层间剪切应变。
GDM显然是希望拥有非常低的高宽比。
Inourknowledgeofengineeringpractice,themechanismofbeltdeformationasconsultedwiththedevelopedbeltforcesisindeedofgreatsignificance[2,3].
在我们的工程实践知识，带束变形的机制加上预紧的带束力，确实具有重要的意义。
Theconventionalbeltpackage（Fig.3）ischaracterisedasthestructureofmultiplelayersofcomposites:
eachlayerismadeofuni-directionallyorientedyarnedsteelcordsandcoatingrubberinbetween,thesteelcordformstheangleof15to60degreestotheequatorline,acoupleofadjacentlayersarecrossedeachother.
传统的带束层（图3）以多层复合材料结构为特征：
每个层由单向取向yarned钢丝帘线和中间的涂覆橡胶制成，钢丝帘线与子午线形成15至60度的夹角，相邻两层彼此交叉。
Suchacomposite,knownastheFibreReinforcedRubber,excelsindeformabilityanddampingcharacteristicsespeciallywhenimpactforcesaretransmittedfromtheground.
这种被称为纤维增强橡胶的复合材料，变形能力和阻尼特性出众，特别是当冲击力从地面传来的情况时。
However,asthebeltforcedevelopsbyloweringtheaspectratio,theconventionalbeltindicatestheunbalanceofthegrowthacrossthetread（Fig.4）.Consequently,ahighconcentrationoftheinter-larninarshearstrainisgeneratedatthebeltedge.
然而，由于是通过降低高宽比的方法使带束张力加大，传统的带束显示会沿胎面横向（图4）产生不平衡的生长。
因此，高度集中的inter-larninar剪切应变在带束边缘产生。
Tosolvetheproblem,therigidityinthecircumferentialdirectionneedstobeincreaseddramatically.Afteralongcourseofresearchwecametotheconclusionthatthewavysteelcordcoatedbypolymer（theWAVED）,whichhasanumberofregulatedwavesintheplaneofthebeltlayerwithitswavelengthAandwaveamplitudea,issuitedandperformsexcellent.TheWAVEDbeltlayerbehaveslikeanonlinearspring.First,theconcentrationofshearstrainduetotherigiditygapbetweenadjacentconventionallayerscaneffectivelyberelaxedbyitsspringlikemovement.Further,thetreadgrowthcanbecontrolleddirectlyandsmoothlybysettingappropriateAanda.Thisideaisveryusefulandisprotectedbyaseriesofinternationalpatents.
为了解决这个问题，周向上的刚度需要大大增强。
经过一个长期的研究，我们得出这样的结论：
聚合物包裹的波形钢丝帘线（波纹状）是合适的并且表现出色，这样的带束层平面中有一些规则的波形，其波长为A和波幅为a。
这种波形带束层就像一个非线性弹簧。
首先，由于相邻常规层之间的刚性间隙而产生的剪切应变的集中，可以有效地通过其弹簧式的运动减轻。
此外，该胎面生长可直接又顺利地通过设置相应的A和a来控制。
这种想法是非常有用的，并被一系列国际专利保护着。
ThetypicalWAVEDbeltstructur
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