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.

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