汽车整车轮胎匹配研究

许政伟

摘要：随着生活质量的提升，目前对于车辆的舒适性及操稳性更加的注重，本文主要是针对整车轮胎的匹配过程进行研究分析。

关键词：轮胎 匹配 操稳性

底盘行驶性能的基础是轮胎性能，底盘行驶性能取决于各装置的协调。底盘的高行驶性能是在驱动系、悬架、轮胎、制动系等各轮胎构成装置和车身的刚度等整体取得良好的匹配，才能实现综合性能。

本次涉及的都是在主观评价基础上进行的研究分析。

1 轮胎的操稳性研究

汽车轮胎作为整车唯一和地面接触的部件，其主要功能为：承载汽车的质量和路面的垂直反力；对于行驶中驱动和制动的汽车产生并承受路面的纵向反力；对于转弯或受有侧向力行驶的汽车产生并承受路面的侧向反力使汽车沿预定方向行驶；吸收或减小汽车通过不平路面时产生的动载荷和振动等。

1.1 匹配轮胎应考虑因素

1.1.1 轮胎的基本特性：均匀性、刚度（径向、侧向刚度）和转动惯量；

1.1.2 轮胎的滚动的阻力及与地面的摩擦和附着；

1.1.3 轮胎的侧偏特性：

①侧偏力、回正力矩和侧偏角特性；

②纯侧偏特性；

③制动、驱动时侧偏特性；

④侧偏动特性；

⑤方向盘转角阶跃输入下的侧偏力效应；

⑥轮胎的振动特性；

⑦轮胎的噪音。

1.2 轮胎的匹配

1.2.1 直线稳定性（Directional Stability）

①车辆的稳定程度；

②车辆的收敛性；

③方向盤的稳定性。

1.2.2 中立感（On center feel）（Center lightness）

①间隙感；

②小角度操作时，车辆直线保持能力；

③小角度的灵敏性。

1.2.3 直进性（Straight ahead controllability）

①车辆匀速走行时，直线保持能力的强弱；

②车辆偏向大小；

③车辆左偏或右偏；

④刹车时车辆是否平顺。

1.2.4 方向盘回正（Feed back）

①方向盘回正时， 残留角的大小；

②直行性改变的大小。

1.2.5 高速控制安全性

操作方式：匀速行驶80km/h～110km/h，操舵角以5°、45°、90°方式执行。缓慢操作（匀速来回操舵）、急剧操作（急打急回）。

1.2.6 抓地力感（Traction）

①各速度轮胎抓地的表现；

②Slip量的大小；

③Slip量滑移速度；

④在弯道的最大通过速度及腰部的感觉；

⑤前后轮抓地力的差异。

1.2.7 舒适性（Ride comfort）

①正常路面直线行驶；

②正常路面直线变线行驶；

③正常路面急速转弯行驶；

④非正常路面行驶；

⑤蛇形路。

1.2.8 噪音（Noise）

①评价低速：正常路面噪音；

②评价高速：正常路面噪音。

1.3 轮胎的动力学测试

①轮胎稳态侧偏力特性；

②轮胎稳态纵滑力学特性；

③轮胎稳态侧倾力学特性；

④轮胎复合侧偏侧倾；

⑤轮胎复合侧偏纵滑；

⑥轮胎动态径向刚度。

1.4 轮胎的整车匹配

1.4.1 轮胎结构

因轮胎进行整车的匹配，需要多轮主观评价来选取较优的方案来进行整车的操纵稳定性的评价。下图为轮胎结构（图1），因轮胎主要通过更改胶料厚度和硬度、带束层宽度来实现性能的差异。

所以在每轮的调整都需要更换调整胶料厚度/硬度进行评价。

[基部胶][胎冠][冠带加强层][带束层][胎体帘布层][三角胶芯][胎圈钢丝]

图1

1.4.2 主要评价方向

①整车匹配轮胎时的评价项目主要是从直线行驶稳定性、移线行驶、转弯行驶、舒适性方面进行全面评价，并在评价过程中针对不同车辆进行评分，依据评分的标准确定选取适合方案的轮胎。（表1）

②综上所述第一轮轮胎评价：方案一轮胎刚性支撑过大，包覆性差、振动吸收能力弱。方案二横向抓地性能表现稍差。根据方案一、方案二车辆评价结果，轮胎主要优化方向。（表2）

③因涉及到车轮橡胶结构的变更，相关的调整参数，在继续做相关的主观评价、因轮胎的匹配过程是和整车密不可分的，所以轮胎调整结构后必然引起轮胎本身刚度的变化，如下：

表3

[气压/kPa＼&220＼&Load/kg＼&448＼&896＼&1120＼&纵向刚性（N/mm）＼&调前

调后＼&305.86

214.18＼&263.47

252.83＼&288.83

255.98＼&横向刚性（N/mm）＼&调前

调后＼&147.51

126.24＼&136.36

127.5＼&131.59

125.89＼&径向刚性（N/mm）＼&调前

调后＼&226.21

231.93＼&246.94

234.91＼&246.63

240.25＼&]

2 全文总结

2.1 因悬架调校方面不单只是对于轮胎及减振器进行匹配，对于稳定杆、轴套等零部件同样需要在整车上进行调校验证。

2.2 因稳定杆、轴套影响的因素与轮胎、减振器等因素是相辅相成的，所以在整车轮胎及减振器匹配的过程兼顾。

参考文献：

[1]胥永宫.轿车轮胎操纵稳定性匹配研究[D].吉林大学，2011，4（1）.

[2]陈焕明.轮胎高速直线稳定性研究[J].中国科技论文，2013，11（15）.

[3]石川浩二郎.轮胎特性与汽车操纵稳定性[J].轻型汽车技术，1995，12（15）.

[4]曹宇.轮胎操纵稳定性客观评价体系的初步研究[D].吉林大学，2008，4（10）.