轿车轮胎实车性能的研究

刘俊杰，陈亚婷，王 君，徐 伟，苏国庆

（青岛双星轮胎工业有限公司，山东 青岛 266400）

随着生活水平的提升，轿车已成为日常出行的必需品，人们对其安全性和舒适性的要求也在提高，对轮胎的性能要求更高[1-5]。同时，全球对节能减排和环保的关注也在增加，各国对轮胎滚动阻力的要求已经上升到法规层面。在油价上涨的背景下，消费者对燃油经济性的重视也在提高[6-8]。

本工作以205/55R16 91V轿车轮胎为研究对象，探讨轮胎结构对实车性能的影响，并选出最佳生产方案。

1 实验

1.1 试验设备

EPLEXOR 500N型动态热机械分析（DMA）仪，德国GABO公司产品；T-34369.02型滚动阻力试验机，德国采埃孚股份公司产品；SCM205型多通道振动噪声分析系统，德国西门子公司产品。

1.2 试验车型及轮胎

车型 奇瑞艾瑞泽GX，轮辋规格6.5J×16，轮胎规格 205/55R16 91V。

1.3 试制方案

为了研究胎面胶配方、胎圈结构、带束层宽度和角度对轮胎实车性能的影响，设计4种轮胎试制方案，如表1所示。

表1 4种轮胎试制方案

2 结果与讨论

2.1 DMA分析

胎面胶的损耗因子（tanδ）-温度曲线见图1。

图1 胎面胶的tan δ-温度曲线

从图1可以看出，与β配方胎面胶相比，α配方胎面胶0 ℃时的tanδ较大，70 ℃时的tanδ较小，表明α配方胎面胶的抗湿滑性能较好，滚动阻力较低。

2.2 滚动阻力

4种方案轮胎的滚动阻力按照ISO 28580—2018进行测试，结果如下：A—D方案轮胎的滚动阻力系数分别为7.29，8.01，7.47，7.42 N·kN-1。由此可见：胎面胶配方对轮胎滚动阻力的影响较大，采用α配方胎面胶的A方案轮胎的滚动阻力系数较采用β配方胎面胶的B方案轮胎减小0.72 N·kN-1，这与DMA仪分析结果一致，表明纯SSBR体系胎面胶配方更有利于降低轮胎的滚动阻力；C方案轮胎的滚动阻力系数较A方案轮胎略有增大，这主要是因为带束层宽度减小后轮胎肩部刚性变小，导致轮胎在行驶过程中胎面变形增大，生热提高；D方案轮胎的滚动阻力系数与C方案轮胎相差不大，这是因为C方案和D方案均为低三角胶（三角胶高度小于30 mm）设计，轮胎滚动阻力变形区主要集中于上胎侧区域，三角胶高度的降低对胎圈区域的变形影响不大。

2.3 干湿地制动性能

4种方案轮胎的接地印痕如图2所示，接地印痕参数和干湿地制动性能如表2所示，干地制动距离为车速由100 km·h-1降至零时的距离，湿地制动距离为车速由80 km·h-1降至20 km·h-1时的距离。

图2 4种方案轮胎的接地印痕

表2 4种方案轮胎的接地印痕参数和干湿地制动性能

从表2可以看出：胎面胶配方对轮胎的干湿地制动性能有较大影响，A方案轮胎的干地制动距离比B方案轮胎增大1.06 m，而湿地制动距离减小1.47 m，说明当胎面胶配方采用纯SSBR体系时，轮胎的干地制动性能较差，但湿地制动性能提高；C方案轮胎的干湿地制动性能较A方案轮胎均有所降低，这主要是因为C方案轮胎带束层的宽度减小，减小了轮胎的接地面积，且C方案轮胎带束层角度相比A方案轮胎减小，接地印痕形状更接近矩形，在湿滑路面上行驶时不利于将行驶方向前方积水排向两侧，因此C方案轮胎的湿地制动距离更大；C方案轮胎的干湿地制动性能与D方案轮胎相差不大，说明低三角胶高度设计时，三角胶高度变化对轮胎干湿地制动性能影响不大。

2.4 实车操控性能、舒适性和噪声、振动与声振粗糙度（NVH）

4种方案轮胎的实车操控性能、舒适性和NVH性能测试结果如表3所示。NVH测试分别在粗糙沥青路以60 km·h-1速度测试结构噪声，在光滑沥青路以80 km·h-1速度测试花纹噪声。

表3 4种方案轮胎的实车操控性能、舒适性和NVH性能测试结果

从表3可以看出：胎面胶的硬度和三角胶高度对轮胎操控性能和舒适性影响较大；A方案轮胎的胎面胶硬度比B方案轮胎大4度，其操控性能较优，但舒适性较差，尤其对小振动的过滤和冲击的柔和感较差；C方案轮胎带束层宽度较A方案轮胎减小，其操控性能略有下降，但由于轮胎的刚性也减小，在行驶过程中对振动的吸收更多，舒适性提升；D方案轮胎由于三角胶高度减小，舒适性有较大提升，但因三角胶高度不足，在操控时易产生较大程度的不足转向，导致轮胎的操控性能有所下降；4种方案轮胎的结构噪声和花纹噪声差异不大，说明胎面胶硬度、带束层宽度和角度、三角胶高度对整车的NVH性能影响不大。

3 结论

通过调整胎面胶配方、带束层宽度和角度、三角胶高度设计4种轮胎试制方案，研究4种方案轮胎的滚动阻力、干湿地制动性能、实车操控性、舒适性和NVH性能，确定方案C轮胎的综合性能较优，即胎面胶配方采用纯SSBR体系、带束层宽度为170/160 mm、带束层角度为27°、三角胶高度为25 mm时，轮胎具有良好的干湿地制动性能以及整车操控性能、舒适性和NVH性能。