全鋼子午線輪胎駕乘主觀評(píng)價(jià)性能影響因素分析

王德志，任世奪，劉 巖

[浦林成山（青島）工業(yè)研究設(shè)計(jì)有限公司，山東 青島 266000]

隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，除了行駛安全性外，主機(jī)廠對(duì)輕型載重輪胎駕乘舒適性和操縱穩(wěn)定性的要求也越來越高，同時(shí)隨著輪胎的輕量化、無內(nèi)胎化、子午化的發(fā)展，某些主機(jī)廠已經(jīng)開展了對(duì)全鋼輕型載重輪胎的主觀性評(píng)價(jià)[1-3]。

目前還不能完全通過仿真分析以及室內(nèi)測試完成輪胎的駕乘主觀性評(píng)價(jià)，本工作以7.00R16LT 14PR輪胎為例，分析輪胎的剛度和胎面壓力分布與部分主觀評(píng)價(jià)性能的關(guān)系。

1 技術(shù)要求

根據(jù)GB/T 2977—2016《載重汽車輪胎規(guī)格、尺寸、氣壓與負(fù)荷》，確定7.00R16LT 14PR輪胎的技術(shù)參數(shù)如下：標(biāo)準(zhǔn)輪輞 5 1/2J，充氣外直徑（D′） 775（764～786） mm，充氣斷面寬（B′）200（192～210） mm，標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力 770 kPa，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷 1 320 kg（單胎）/1 180 kg（雙胎）。

駕乘主觀性評(píng)價(jià)項(xiàng)目及指標(biāo)（分?jǐn)?shù)）如下。

（1）平順性。噪聲，不規(guī)則路的沖擊 ≥7，緩沖 ≥7，打音 ≥7。

（2）操縱穩(wěn)定性。高速直線性：直線穩(wěn)定性≥7，中立感 ≥7；車道交換：應(yīng)答性 ≥7，手感應(yīng) ≥7，收斂安定性 ≥7，控制性 ≥7。

本工作對(duì)平順性中的沖擊和緩沖及操縱穩(wěn)定性中的應(yīng)答性和手感應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)分析。

2 評(píng)價(jià)使用車輛及場地

評(píng)價(jià)使用車輛為某品牌新車型（見圖1）。該車型后輪采用雙輪位設(shè)計(jì)，防側(cè)滑功能提高了行駛穩(wěn)定性，此類車型更注重導(dǎo)向輪的方向盤建力（力的線性增益、中心區(qū)范圍、響應(yīng)速度等）感覺。評(píng)價(jià)使用場地為襄樊東風(fēng)汽車試驗(yàn)場。

圖1 評(píng)價(jià)使用車輛

3 駕乘主觀評(píng)價(jià)影響因素分析

試驗(yàn)輪胎基本信息見表1，方案A為競品，方案B為自主產(chǎn)品，方案B-輕為輕量化自主產(chǎn)品。

表1 試驗(yàn)輪胎基本信息

3.1 剛度對(duì)平順性的影響

各方案輪胎剛度及平順性評(píng)價(jià)得分分別見表2和3。

表2 各方案輪胎剛度

表3 各方案輪胎平順性評(píng)價(jià)得分

方案A輪胎平順性評(píng)語：小沖擊的過濾不夠，傳遞比較直接，連續(xù)沖擊下的振動(dòng)處理速度一般，不夠干脆，大沖擊柔和度一般。

方案B輪胎平順性評(píng)語：大沖擊的柔和度適中，小沖擊的過濾充分，有柔和的感覺，連續(xù)沖擊的吸收能力較好。

方案B-輕輪胎平順性評(píng)語：大沖擊的柔和度適中，小沖擊的過濾比方案B輪胎稍差，連續(xù)沖擊的吸收能力相當(dāng)。

各方案輪胎平順性評(píng)價(jià)由優(yōu)到差為B，B-輕，A。結(jié)果表明，包絡(luò)剛度和徑向剛度較大時(shí)，輪胎對(duì)地面凸起物沖擊的緩沖過濾性能下降，舒適性降低。

3.2 操縱穩(wěn)定性

3.2.1 剛度的影響

仿真分析和五剛機(jī)測試輪胎剛度見表4，輪胎操縱穩(wěn)定性評(píng)價(jià)得分見表5。

表4 仿真分析和五剛機(jī)測試輪胎剛度

表5 各方案輪胎操縱穩(wěn)定性評(píng)價(jià)得分

方案A輪胎操縱穩(wěn)定性評(píng)語：變道響應(yīng)適中，彎道中修正方向響應(yīng)良好，中心區(qū)力感大，收斂安定性稍差，回正速率較快。

方案B輪胎操縱穩(wěn)定性評(píng)語：小角度變道響應(yīng)偏慢，彎道中修正方向時(shí)的響應(yīng)慢，中心區(qū)力感較小，收斂安定性良好。

方案B-輕輪胎操縱穩(wěn)定性評(píng)語：小角度變道響應(yīng)比方案A輪胎有提升；彎道中修正方向時(shí)的響應(yīng)慢；中速段（30～60 km·h-1）中心區(qū)力感增大，導(dǎo)致力矩增益不明顯，有粘滯感；收斂安定性良好。

初步結(jié)論為，扭轉(zhuǎn)剛度的提高，可提升方向盤在轉(zhuǎn)向時(shí)對(duì)力的感知，有利于提升應(yīng)答性。

3.2.2 壓力分布的影響

壓力毯壓力平均分布情況見表6。

表6 壓力毯壓力平均分布情況 kPa

方案B比方案B-輕輪胎操縱穩(wěn)定性主觀評(píng)價(jià)好，初步推斷花紋邊部加強(qiáng)筋壓力較小、花紋中間加強(qiáng)筋壓力較大時(shí)有利于操縱穩(wěn)定性中車道交換時(shí)的手感應(yīng)性，有利于轉(zhuǎn)向時(shí)方向盤力的線性建立。

4 輕量化改進(jìn)對(duì)比

為提升B-輕輪胎的駕乘主觀評(píng)價(jià)性，在B-輕方案的基礎(chǔ)上，采用了3種方案（成山①—③）進(jìn)行駕乘主觀評(píng)價(jià)對(duì)比以及仿真壓力分布和剛度分析。成山①輪胎帶束層角度由18°改為16°；成山②輪胎帶束層角度由18°改為22°，帶束層寬度增大5 mm；成山③輪胎膠芯寬度增大10 mm。

4.1 仿真壓力分布對(duì)駕乘主觀評(píng)價(jià)的影響

3個(gè)B-輕方案輪胎仿真壓力分布見表7，輪胎平順性和操縱穩(wěn)定性評(píng)價(jià)得分分別見表8和9。

表7 3個(gè)B-輕方案輪胎仿真壓力分布 kPa

表8 3個(gè)B-輕方案輪胎平順性評(píng)價(jià)得分

表9 3個(gè)B-輕方案輪胎操縱穩(wěn)定性評(píng)價(jià)得分

成山①輪胎平順性評(píng)語：大沖擊的柔和度適中；小沖擊的過濾充分，有柔和的感覺。

成山②輪胎平順性評(píng)語：大沖擊的柔和度略差；小沖擊的過濾充分，有柔和的感覺。

成山③輪胎平順性評(píng)語：大沖擊的柔和度適中；小沖擊的過濾充分，有柔和的感覺。

輪胎平順性評(píng)價(jià)由優(yōu)到劣為成山③、成山①、成山②。

成山①輪胎操縱穩(wěn)定性評(píng)語：小角度變道響應(yīng)偏慢；彎道中修正方向時(shí)的響應(yīng)慢；打方向盤時(shí)輪胎轉(zhuǎn)向角度滯后于方向盤轉(zhuǎn)角較大，即感覺中間位置輪胎轉(zhuǎn)向不靈敏的空間較大；力感模糊，增益不明顯。

成山②輪胎操縱穩(wěn)定性評(píng)語：轉(zhuǎn)向響應(yīng)稍差于成山③，手力介于成山①與成山③之間。

成山③輪胎操縱穩(wěn)定性評(píng)語：轉(zhuǎn)向響應(yīng)提升；中間位置力感清晰，力矩增益良好。

輪胎操縱穩(wěn)定性主觀評(píng)價(jià)由優(yōu)到劣為成山③、成山②、成山①。

分析可知：成山③輪胎花紋邊部加強(qiáng)筋平均壓力分布最小；成山②輪胎次之，5條花紋加強(qiáng)筋的平均壓力分布梯度感較好。

初步結(jié)論，花紋邊部加強(qiáng)筋平均壓力較小以及各花紋加強(qiáng)筋平均壓力梯度感較好時(shí)，有利于操縱穩(wěn)定性的提升。

4.2 剛度對(duì)駕乘主觀評(píng)價(jià)的影響

剛度仿真分析結(jié)果見表10。

表10 剛度仿真分析結(jié)果

根據(jù)3個(gè)B-輕方案輪胎平順性和操縱穩(wěn)定性主觀評(píng)價(jià)結(jié)果和剛度分析結(jié)果可知：胎側(cè)剛度較大時(shí)對(duì)于路面突出物的沖擊過濾性降低，影響舒適性；胎側(cè)剛度較小時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)向時(shí)力的傳導(dǎo)有延緩性，造成粘滯感，響應(yīng)變慢。

5 結(jié)論

（1）胎側(cè)剛度較大時(shí)，對(duì)地面的沖擊過濾性差，影響舒適性。

（2）胎側(cè)剛度較小時(shí)，延緩轉(zhuǎn)向時(shí)力的傳導(dǎo)，易產(chǎn)生粘滯感，響應(yīng)慢；扭轉(zhuǎn)剛度較大時(shí)，可提升方向盤在轉(zhuǎn)向時(shí)的力感，有利于提升應(yīng)答性。

（3）在轉(zhuǎn)向力感模糊時(shí)，減小花紋邊部加強(qiáng)筋的平均壓力或提高從外向內(nèi)花紋加強(qiáng)筋平均壓力的梯度感，有助于提高力的線性建立，提高手感應(yīng)性；但是花紋邊部加強(qiáng)筋平均壓力減小過多也會(huì)帶來不利因素，對(duì)操縱穩(wěn)定性的影響是大轉(zhuǎn)向時(shí)，后期增益明顯，比預(yù)期變快，影響操縱穩(wěn)定性；對(duì)輪胎質(zhì)量的影響是易產(chǎn)生肩部偏磨。

駕乘的主觀評(píng)價(jià)比較復(fù)雜，目前完全用可量化的數(shù)據(jù)來比較還有很多困難，需要在今后繼續(xù)積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，不斷進(jìn)行完善。