輕合金輪圈法規說明


當車輛以超過一百公里以上時速奔馳在高速公路上時,您是否想過四顆以超過800rpm轉速、每顆負載超過400kg的輪圈,是如何穩固地支持著懸吊、車身,提供給駕駛與乘客最安穩的行駛與乘坐感受。為符合車輛造型設計之流行趨勢,輪圈尺寸有逐漸增大的趨勢,市售車輛配備的標準輪圈,從以往的15吋,轉變為16吋,更有朝17吋發展的趨勢,部分跑車或SUV車輛甚至已配備18吋以上輪圈。輪圈越大重量勢必越重,在講求省能低油耗的高油價時代,以鋁或鎂合金所製造的輕合金輪圈,相較於傳統鋼圈,絕對是車輛輪圈尺寸升級後的不二選擇。但究竟輕合金輪圈有哪些好處?又會有哪些缺點?本文以下做個簡單的比較,供各位參考。  


輕合金輪圈的優點
  1. 重量輕,省油:
    以直徑13吋為例,鋁合金輪圈約比鋼圈輕11%,14吋約輕22%,輪徑尺寸越大,則相差越大,像是大型車用的22.5吋輪圈,約可節省一半的重量喔!亦可節省些許油耗,在現今高油價時代,可是能節省不少油錢呢!
  2. 提升加速與操控性:
    由於輪圈重量輕,驅動輪圈轉動的慣性阻力相對較小,對於喜愛享受駕駛樂趣的追風族,也多少提供一點瞬間加速的快感及操控的靈敏度。
  3. 散熱效果好:
    鋁合金不僅熱傳性能佳,而且多變化的造型設計,可以幫助通風散熱,如此可以提高輪胎壽命,減少爆胎危險,。此外,亦可提高煞車來令片及煞車液使用壽命,並降低因煞車溫度過高導致煞車失靈的危險。
  4. 振動隔絕性佳:
    輪圈就車輛設計而言,屬於簧(懸吊彈簧)下質量,簧下質量越輕,對於路面振動傳遞的隔絕性越佳,可降低車輛行駛的振動及噪音。
  5. 美觀多變化:
    可採鑄造方法成形,造型結構變化大,且本身的金屬光澤、多變化的塗裝及電鍍等方式,造就亮麗的外型。
  6. 測試嚴格,安全性佳:
    輕合金輪圈的安全性能測試比鋼圈嚴格許多,例如(以小貨車輪圈為例)輕合金輪圈必須於比鋼圈承受大1.13倍負載下,進行比鋼圈長3.33倍壽命的彎矩疲勞試驗;還要通過比鋼圈承受大1.02倍負載的徑向疲勞試驗;更必須進行鋼圈所沒有的衝擊測試。所以輕合金輪圈只要能符合安全性能測試的要求,應足以滿足一般消費者的正常使用需求。
  7. 好回收、可再製、好環保:
    鋁、鋼都是可回收的材質,但鋁回收成本較鋼材低,再利用效率高,在如今強調節能減碳的社會,更符合環保要求。

輕合金輪圈的缺點
  1. 質脆:
    鋁、鎂合金材質的延伸率較鋼材低,允許變形的能力較差,所以品質不佳的輕合金輪圈,容易產生斷裂的危險。因此對輕合金輪圈進行安全性測試是非常重要的事。
  2. 品質一致性較差:
    因為製造過程較複雜,包括材質成份、鑄造技術、模具設計、熱處理過程、切削及塗裝過程,較容易因人為疏失而產生問題。
  3. 價錢較高:
    以國產15吋輪圈為例,目前市價鋁圈約為鋼圈2倍。尤其鎂圈或鈦圈更貴,幾乎都在萬元以上,另外2片或3片組合式的鋁圈,也在萬元上下。
  4. 大尺寸依然具有技術瓶頸:
    以國內傳統的重力鑄造、低壓鑄造方法,最大只能生產直徑至19吋左右的鋁圈,尺寸越大,產品不良率越嚴重。當然還有其他如傾斜、差壓、溶湯鍛造等鑄造法,也各具特色,但相同地都是尺寸越大,技術門檻越高。

鋁合金輪圈測試

綜上所述,一定可以發現,縱然輕合金輪圈具有這麼多優點,但質脆一直是其無法改善的缺點,唯有用嚴格的檢測標準,為輕合金輪圈品質把關,才可以確保用路駕駛的行車安全。

有鑑於此,歐美日等先進國家,針對輕合金輪圈皆有一套嚴謹的測試標準,例如日本VIA協會的檢測基準、德國StVZO的輪圈法規要求、以及歐洲於去年(2007年)2月所公告的ECE R124。國內也不例外,在經過國內市場輕合金輪圈產品的調查研究後,自民國88年3月1日起,經濟部標準檢驗局公告輕合金輪圈(限汽車用18吋以下輕合金盤型輪圈)列入商品檢驗管制,檢驗標準則依據「CNS 7135汽車用輕合金盤型輪圈」來執行。

無論是日本、德國或是我國的輪圈檢測標準,條件內容或有差異,但基本上主要測試項目都包含了衝擊試驗、彎矩耐久試驗以及徑向負載耐久試驗等三項,以下就以國內的標準來作說明:

  1. 彎曲力矩耐久試驗:
    此試驗主要是用以模擬汽車在轉彎時,輪圈所必須承受的側向彎曲力,造成金屬反覆疲勞作用的現象。其品質的要求,是輪圈肋骨及安裝盤面在規定的測試壽命內(例如10萬轉),不可以產生裂紋破壞或螺栓(螺帽)鬆脫的情況。
  2. 衝擊試驗(13度):
    此試驗主要是用以模擬汽車在正常行駛時,偶爾會衝撞人行道路緣石(如停車時)、路面突出物或坑洞之情況。而輪圈在承受此模擬衝擊力(例如以550kg重錘從23cm高度落下)之後,在輪圈的肋骨及安裝盤面,不應產生龜裂破壞或輪胎急速洩氣等危險情況。
  3. 徑向負載耐久試驗:
    此試驗主要是用以模擬汽車在正常直線行駛時,輪圈所必須承受的徑向彎曲力,造成金屬反覆疲勞的作用現象。其品質的要求,是輪圈肋骨及安裝盤面在規定的測試壽命內(例如50萬轉),不可以產生裂紋破壞或螺栓(螺帽)鬆脫的情況。


消費者該如何挑選

影響輪圈安全性能的因素很多,包括造型結構、材料強度、鑄造技術或熱處理製程等都有關係,但可以確定的是,一般消費者是無法單從輪圈外觀來判斷輪圈安全品質的。因此,在琳瑯滿目的商品中該如何挑選反而考倒消費者,經濟部標準檢驗局針對檢驗合格的輕合金輪圈有要求需貼上商品檢驗標識以及於輪圈上鑄刻識別資料,其資訊分別如下:

A.商品檢驗標識:區分為標檢局印製與經標檢局核准業者自行印製兩款,如下所示:

商品檢驗標識(標準檢驗局印製) 商品檢驗標識(經標檢局核准業者自行印製)

B.鑄刻識別資料:輪圈以鑄出或打印之方法,在明顯的地方至少標示以下各項資料,此等標示需為清晰易讀且不易磨滅。

  1. 製造廠商的名稱或商標
  2. 胎環標稱及偏位:如15×7JJ(或6J×14等),+38(或ET-9等)
    範例:
    (1) 【15】×【7】【JJ】:【輪圈標稱直徑】×【輪圈標稱寬度】×【輪圈代號或凸緣種類】
    (2) 偏位:+38代表胎環中心面與輪轂安裝面之距離為38mm(+代表胎環中心面位於輪轂安裝面之內側)。
    胎環標稱及偏位

     
  3. 製造年月(週)或批號
    例:(1)JANUARY,1994(2)94/1(3)94 1
    以上3項均代表西元1994年1月所生產製造

     
  4. 限定標示
    除了胎環標稱及偏位規格是否可適用您的愛車之外,限定標示也是要注意的地方,因為輪圈在進行測試時,所採用的測試負載與限定標示有關,由於同一款尺寸輪圈有可能用在重2噸的SUV車輛,也有可能用在1.3噸的小轎車,故選購時應依限定標示來選擇適合您愛車的輪圈,通常可分為下列三種情形:
    1. 一般使用:
      此種輪圈在輪圈上是不必刻鑄限定標示的,所以消費者只要確認該型式輪圈尺寸規格適用您的愛車,即可安心使用。但通常很少輪圈採用此種使用方式,因為測試時所選定的負載會很大,輪圈不容易符合測試要求。
    2. 限定使用第一類:
      此種輪圈在輪圈上會刻鑄限用的車型名稱,也就是說,該型式輪圈僅採該限用車型的負載來測試,故不適用在限用車型以外的車子上。
      在此提供粗略的算法,估算您的愛車單輪可能承受多大的負載,轎車的算法是(空車重+67xP*)×0.3,客貨兩用車或小貨車的算法是(總重)×0.3。
      註1: * P為該限定車型包含駕駛人之最大可承載人數>
      註2: 空車重之定義為 汽車在未裝載人、貨,引擎內裝有規定之潤滑油,水箱內裝有規定之冷卻水,燃料箱內裝有規定之燃料,並帶有原廠規定配件(備胎與工具)情況下之重量。總重之定義為 該車空車重加上可承載之最大載重(包含人及貨物)
       
    3. 限定使用第二類:
      此種輪圈在輪圈上會刻鑄限用負載(如620 kg、6080 N或1360 lbs),也就是說,該型式輪圈是使用限用負載來測試的。那該選擇多大的負載才可以適用自己的車子呢?其實不需煩惱,因為只要選用的輪圈孔數及節圓直徑與您的車子原廠規格相符,通常所選用的試驗負載一定會比您車子的單輪負載大,除非您的車子很重,且買到的又是數年前通過測試的輪圈,這時才有可能發生試驗負載較低的狀況。


      限定使用

     
ARTC提供全方位的服務

近年來國內輪圈製造業者受到大陸產品的低價競爭威脅,莫不絞盡腦汁思索產業未來的發展方向,以免陷入不顧品質的削價競爭中,如取得德國輪圈認證,即是提升競爭力的一種方式。以德國的輪圈法規而論,可說是目前國際上最嚴謹的標準,通過其測試認證,不但是品質受到肯定與保證,也能在歐洲地區銷售到較好的價錢。

所以,ARTC特別與德國TUV SUD合作,建立輪圈輸歐驗證管道,使國內業者可以更方便地在國內取得產品驗證。TUV SUD AUTOMOTIVE(以下簡稱TAM)是德國輪圈測試領域的領導者,許多的輪圈研究與法規制定,都是TAM協助完成的。2007年8月TAM專家至ARTC,藉由動態查驗的方式,量測、比對ARTC和TAM的數據,結果顯示ARTC與TAM的比對測試結果具有高度的相關性,無論是設備儀器、人員素質與測試分析能力皆符合TAM要求,順利取得實驗室認可。

未來國內業者只要在ARTC進行StVZO(Regulations authorizing the use of vehicles for road traffic,即德國道路交通安全法規)測試通過,就等同於獲得TAM的認可,進而取得產品認證證書。不再需要將輪圈產品千里迢迢的運往德國,然後只是做個規定的測試,一旦失敗就是回國再準備,然後如此往返多次直至成功,花費許多人力、物力、成本及時間;因為ARTC所能提供的服務不只是優良的檢測,還包含分析與改良服務,在測試未過或是產品開發的前期,即可透過顯微鏡金相分析與電腦輔助CAE結構模擬技術,提供業界全方位的產品分析改良服務,讓業者用最快速的時間把產品行銷到全世界。

ARTC的零組件檢測實驗室具有國內歷史最久、經驗最豐富的輪圈檢測分析能量,不但是國內標檢局唯一指定的輪圈檢測實驗室,更是德國TAM在亞洲唯一認可的輪圈檢測實驗室,同時扮演國內輪圈市場品質把關與協助業者輸歐外銷驗證的雙重角色,可說是國內輪圈產品驗證的第一把交椅。

在大陸與東南亞廠商的環伺之下,ARTC可說是國內輕合金輪圈產業的技術後盾,協助廠商走出自己的路,以更優質更精良的產品打入國際市場;未來,ARTC將更進一步搭起與國際車廠的橋樑,力挺業者打入OEM產品供應鏈,讓產業再升級。