輪胎是車輛與地面接觸的唯一部件,車輛大部分性能的實現都需要透過輪胎及路面作用,輪胎性能的 優劣將影響整車能源、環保與安全等綜合性能表現,根據國際能源總署(International Energy Agency, IEA)統計,車輛在行駛過程當中,輪胎滾動阻力約占整體運輸車輛能耗約 15 ~ 30 %、在定速 > 60 km/ h 行駛條件下,輪胎與路面之滑行噪音成為主要噪音源,遠高於風切、動力與傳動系統所產生的噪音值, 另在濕地路面條件下,發生交通事故約為一般路面 2 倍,濕地抓地力性能攸關行車的安全性。另從科學的 角度上,輪胎的滾動阻力與濕地抓地力性能為相互牽制,意即濕地抓地力越好可能導致滾動阻力變大(圖 1),隨著科技進步也推動著材料科技與電腦模擬技術的快速發展,透過胎面膠料配方、混煉技術、胎體結 構與胎面花紋優化設計等技術突破,讓滾動阻力與濕地抓地力性能得以同時提升,並可維持基本噪音與磨耗性能,讓現代輪胎性能得以全面提升。

圖1.輪胎滾阻、濕抓與噪音性能關係圖
近年來我國滾動阻力、濕地抓地力與滑行噪音CNS國家標準測試方法也逐年滾動檢討,並與 ISO 國際標準進行調和,以下將逐一說明各測試規範。
1.滾動阻力
輪胎滾動阻力係指與輪胎滾動方向相反的能量損失,在正常行駛環境及工作溫度下,滾動阻力與車輛 負荷呈線性關係,目前國際間皆以滾動阻力係數作為輪胎效率指標。CNS15388所規範的滾動阻力測試程序係與ISO 28580標準調和,試驗硬體架設如圖2所示,主要將輪胎加載於輪鼓上(依 C1/C2/C3 等不 同類型輪胎最大負載之 80% 或 85% 為加載條件),於相當車速80 km/h條件下量測滾動阻力,再依規定 計算滾動阻力係數,其中試驗方式可選擇測力法(量測垂直於徑向輪軸上的反作用力)、扭矩法(量測輪 鼓的輸入扭矩)、功率法(量測輪鼓的輸入功率)及減速度法(量測輪鼓和輪胎在慣性滑行時的減速度)。

圖2.滾動阻力試驗硬體架設示意圖
2.濕地抓地力
有別於滾動阻力與滑行噪音性能指數,濕地抓地力(G)為一「相對值」,是代表「受測輪胎」與「標 準輪胎」的比值,指數越大代表濕地抓地力性能越好。測試方式時可採用「拖車法」,車輛在 65 km/h (C1)、50 km/h(C2/C3)定速條件下,量測測試輪胎制動鎖死前之峰值制動力係數;或採「標準車輛法」 量測車輛從 80 km/h(C1)、60 km/h(C2/C3)煞至 20 km/h 時之平均減速度(圖 3)。除了測試車輛要求外,CNS 15655(C1類輪胎)、CNS 15656(C2/C3類輪胎)標準另針對測試道路面特性(平整度、抗滑特性、紋理 深度、水膜厚度等)、試驗環境條件與標準輪胎進行規範。

圖3.拖車法(左)與實車法(右)
3.滑行噪音
CNS 9480標準要求在量測輪胎的滑行噪音過程,需避免引擎或馬達等動力系統之噪音干擾,因此測 試過程須以排入空檔、熄火及滑行的方式量測輪胎滑行噪音;測試場地部分,CNS 9480標準要求距試驗區域中心50 m半徑內應為平坦無大型聲音反射物,試驗道路寬度至少為3 m,兩邊端點距 AA’和 BB’至少10 m,場地要求如圖 4 所示。量測時車輛必須在測試區域內(AA' 和 BB' 之間)保持直線行駛,測試 區域中間兩側垂直距離 7.5 m 處,會架設 2 支麥克風量測車輛行駛車速 70~90 km/h(C1/C2類輪胎)、60~80 km/h(C3類輪胎)之滑行噪音值,並回歸計算車速 80 km/h(C1/C2類輪胎)、70 km/h(C3類輪胎)之噪音值為最終結果, 其中該最終結果不可超出所規定之噪音上限值。

圖4.拖滑行噪音試驗場地示意圖
因應全球化輪胎管理趨勢,經濟部標準檢驗局於2021年至2024年委託車輛中心執行「節能輪胎性能及安全測試驗證系統建置計畫」,其中輪胎滾動阻力試驗設備與濕地抓地力測試能量已於2023年完成建置,預計2024年可取得TAF實驗室認證,另結合車輛中心既有的滑行噪音測試場域和技術,可提供國內輪胎產業完整的性能效率驗證能量,協助產業產品開發與提升市場競爭力,並作為未來精進國內輪胎商品管理制度之基礎,創造更高節能、環保與安全效益,以 保障國人消費權益。