繼先前的《[ 輪胎小教室 ]─輪胎標籤系列,歐盟輪胎標籤》後,本次 U-CAR 售後編輯部要介紹的是臺灣消費者較為熟悉的美國 Uniform Tire Quality Grading 輪胎分級,又簡稱為 U.T.Q.G.,或是輪胎業內常稱的 DOT 認證、3T 指標。

U.T.Q.G.規範內容

Uniform Tire Quality Grading 最早於 1978 年,由 United States Department of Transportation(DOT)美國聯邦運輸部所設置,並在 1979 年 3 月 31 日於美國正式實施。U.T.Q.G.規範了所有在美國市場販售的輪胎產品,必須標示出:Treadwear 、 Traction、 Temperature 三個指標,由於英文字母都是 T 開頭,因此又被國內輪胎業者稱為 3T 指標。

現行的 U.T.Q.G.標示的法源依據,是美國聯邦規則彙編 Code of Federal Regulations(CFR):《 Title 49 Chapter V Part 575 Section 575.104 Uniform tire quality grading standards.》而來,其規範了輪胎外觀須標示材質種類、扁平比、內部構造等等的訊息,以及 Treadwear 、 Traction、 Temperature 三項指標在內的資訊。

在《 Title 49 Chapter V Part 575 Section 575.104 Uniform tire quality grading standards.》之中,規範有 U.T.Q.G.標示的制式規則。

其中 Treadwear 代表磨耗指標,意指輪胎的推估磨耗里程壽命,以 20 倍數的數值標示;Traction 指的是濕地上的抓地力(制動性、煞車性能),分為 AA、A、B、C 四級;Temperature 指的是受測輪胎的散熱、抗熱性能,分有 A、B、C 三級。

Treadwear 磨耗指數

在 U.T.Q.G.的法源依據 - 《49 CFR 575.104》內,有清楚規範 Treadwear 的測試方式。首先,測試由 NHTSA 美國國家公路交通安全管理局執行,測試用的車輛與測試人員、設備,皆為 NHTSA 所有,測試時由 2 輛或 4 輛相同的一般轎車、或 light trucks 輕卡車、或 MPV 車輛,組成測試車隊,每輛受測車輛的總重量需低於 1 萬英磅(4535.9 公斤)以下。

進行 Treadwear 磨耗指數測試時,由 2 輛或 4 輛相同的一般轎車、或 light trucks 輕卡車、或 MPV 車輛,組成測試車隊,每輛受測車輛的總重需低於 1 萬英磅以下。(圖片為示意)

測試時,受測輪胎需裝載於車隊的測試車輛上,前後 4 輪的規格以及輪圈必須相同,測試場地為一個總長 400 英里(640 公里)的環形測試道,總測試里程為 7200 英里(11,520 公里)。測試進行時,4 個受測輪胎、以及 4 個基準輪胎必須裝載於車隊的車輛上,同時輪胎的胎壓會依照一個標準對照表,按車輛的負重與輪胎規格進行設定,測試胎的胎壓會介於 180kPa 到 220kPa 之間(約 26-32psi),而基準胎的胎壓則介於 230kPa 到 270kPa 之間(約 33-39psi),並且調整 4 輪定位狀態到一致。

測試場地為一個總長 400 英里(640 公里)的環形測試道,總測試里程為 7200 英里(11,520 公里)。同時測試胎與基準胎的胎壓會依照對照表施打,並檢查 4 輪定位等配置。(圖片為示意)

車隊測試進行之後,每行駛 400 英里之時,要將測試車輛的前輪移至同側的後軸安裝,而後輪則移到不同側的前軸安裝;每行駛 800 英里之時,移動車隊的前後位置,將最後一輛車輛移到最前方,但駕駛人不隨車移動。若使用的是 Nine-Point Method(Treadwear 的計算方法之一),那麼每 800 英里還必須測量胎溝的深度。

Treadwear 的計算方法有 Nine-Point Method 與 Two-Point Arithmetical Method,兩者差異的細節在此不作贅述。最終,經過計算之後會得到一個推估數值,此數值會對比基準胎的推估磨耗里程,基準胎會設定為「100」,而受測胎對比基準胎若磨耗壽命為 2 倍則標示「200」,《49 CFR 575.104》並且規定,受測胎最終在胎邊所標示 Treadwear 值(上市之後標示,不一定是測試時的結果),必須為 20 的倍數,例如 180、200、220、240 等等。

Treadwear 的計算方法有 Nine-Point Method 與 Two-Point Arithmetical Method,兩者差異的細節在此不作贅述;其計算的結果為推估值,也就是測量胎溝深度,將受測胎與基準胎比對計算之後,所獲得的結果。

Traction 濕地抓地力

在《49 CFR 575.104》中,規範著 Traction 的測試方式。首先將測試輪胎安裝在專屬的測試拖車上,胎壓統一打至 24psi,負載重量為 1085 英磅(492.15 公斤),在正式測試之前,受測胎會先在鋪裝路面上行駛 200 英里,之後才會正式開始測試。

測試的路面分有柏油路與水泥路面,兩者均有各自的規範摩擦係數值。測試開始時,拖車會以時速 40 英里(64 公里)的速度,先行測試標準胎,在柏油路面與水泥路面各進行 20 次的制動性測試並量測數值,接著使用受測胎在同樣的柏油與水泥路面各進行 10 次的測試,此時會得到標準胎與受測胎的磨擦係數μ值,並以標準胎與受測胎的μ比值計算出結果。詳細的 Traction 等級如下,AA 代表最佳、A 次之、B 再次之、C 最差。

《49 CFR 575.104》規範 Traction 測試必須在柏油路與水泥路面,拖車裝載輪胎後會以時速 40 英里(64 公里)的速度進行測試。(圖片為示意)

Traction 測試的結果,代表該測試輪胎於溼地路面上的「制動性」,也就是煞車性能,不能直接反映濕地操控、乾地制動、乾地操控等項目。換句話說,如果兩條輪胎,一條標示著 Traction AA,另一條標示 Traction A,那麼在同樣的濕地條件上,Traction AA 的煞車距離會比 Traction A 來的更短。

Traction 分級 柏油路面 水泥路面
AA 0.54μ以上 0.38μ
A 0.47μ以上 0.35μ
B 0.38μ以上 0.26μ
C 0.38μ以下 0.26μ

Temperature

在 U.T.Q.G.法源依據的《49 CFR 575.104》之內,是使用「Temperature resistance」作為正式名詞,國內有人將 Temperature 翻譯為散熱指數,而 U-CAR 為避免爭議,我們以「Temperature」作為統一用語。在規範內,Temperature 測試的是輪胎在一定條件下、於測試機台上模擬負重,並以滾動方式測試其高速行駛的耐久性。

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首先,將測試胎與輪圈(結合狀態)放置於華氏 95 度,也就是約攝氏 35 度的溫度下至少 3 個小時,接著依照一張標準換算表將胎壓充氣至 30psi-58psi 之間,並將受測胎放到測試機台上,測試機台主要是一個 67.23 英吋的金屬柱狀圓形,用來滾動輪胎、模擬輪胎在高速行駛下的狀態。而測試機台施加在胎面的壓力,設定為該受測輪胎載重值(標示於胎邊)的 88%。

測試開始後,首先以測試機台的 250 rpm 滾動速度,測試 2 小時,接著讓受測胎在攝氏 35 度下靜置 2 小時;隨後測試機台在相同的負載條件下,以 375 rpm 滾動速度執行 30 分鐘的測試,之後每 30 分鐘增加 25 rpm,直到轉速為 575 rpm、或輪胎失效無法測試為止。最終,經過換算,Temperature 等級分有 A、B、C 三種,若未取得 U.T.Q.G.的 Temperature C 認證,則無法在美國市場銷售該款輪胎。在《49 CFR 575.104》中,並無明文規範 Temperature 測試時,機台所模擬的車速,而是以測試機台每秒運轉圈數「rmp」作為規範之內容。

Temperature 的測試方式是,將受測胎裝於測試機台上,並在一定條件下,設定溫度與滾動速度,來模擬輪胎高速滾動時的抗熱性能。(圖片為示意,非 NHTSA 測試機台)

實際範例

本次筆者以 Pirelli P Zero 家族為範例,以最新一代的 P Zero 家族 3 款主要產品線區分,原廠從低至高依序分有 P Zero Sedan、P Zero GT、P Zero Corsa,3 款產品在對應不同車廠的認證中,又各自有不同的胎體結構、配方、花紋的調整,因此理論上,即使是同一款的 P Zero GT,其送測的 U.T.Q.G.結果也會有所不同。

首先看到 Treadwear 數值,在 4 條 P Zero 中,出現有 160、220、280、300 等,這代表該輪胎在測試結果中,呈現出對比基準胎高出 1.6 倍、2.2 倍、2.8 倍、3 倍不等的磨耗里程,數值愈高,其「理論上」的行駛壽命會愈高。

以 Pirelli P Zero 為例,雖然同為 P Zero 家族命名產品,不過由於橡膠配方、花紋、胎體結構的差異,測試出來的數值也會不同。

接著 Traction 代表濕地抓地力,4 條範例輪胎皆為「AA」等級,意味著這些輪胎在濕地路面上的制動性能、也就是煞車表現,獲得最高等級評價,能有效縮短濕地煞車距離。最後的 Temperature 評比,4 條輪胎皆獲得「A」等級,代表其通過 U.T.Q.G.針對高速行駛模擬的抗熱性能的最高標準。

Traction 代表濕地抓地力,獲得最高 AA 等級,意味著煞車距離比 A 等級更短。

小結

看完了本次的美國 U.T.Q.G.指標,相信讀者又對輪胎標籤系統的認識更進一步。其中,美國的 U.T.Q.G.指標經常被臺灣的消費者或媒體、作為用以評價輪胎的標準;然而,既然輪胎標籤分有美國與歐盟兩大體系,那麼從 1979 年開始實施的 U.T.Q.G.指標,與 2009 年上路的歐盟輪胎標籤制度,兩者的差別為何? 目前輪胎業的現況又是如何? 在下一個系列報導中,U-CAR 將訪問 Bridgestone、Continental、Kenda、Maxxis、Michelin 等品牌在臺技術人員或製造研發人員,來探討目前輪胎標籤的趨勢。

參考文獻:
“49 CFR 575.104 - Uniform tire quality grading standards.". Cornell University Law School, 2016
“UTOG CHRONOLOGY". Rubber & Plastics News,2016
"Consumer Tire Information Program" NHTSA. September 2012.