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《輪胎科技》2015, Vol. 43 No.1

Tire Science and Technology

在越過(guò)障礙物和突然制動(dòng)時(shí)的車輪懸架動(dòng)力試驗(yàn)研究

車輛的制動(dòng)性能受到介于防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）和路面與輪胎之間的傳遞力的相互影響約束。由于輪胎和懸掛部件的彈性,使得突然制動(dòng)或者ABS控制會(huì)導(dǎo)致輪胎帶束層和輪軸振動(dòng),從而導(dǎo)致車輪懸架裝置中的加速作用和力傳遞在平移和旋轉(zhuǎn)方向形成閉環(huán)。車輪打滑和車輪負(fù)載的振動(dòng)會(huì)影響接觸盤(pán)的力傳遞,因此產(chǎn)生制動(dòng)距離。本研究的目的是調(diào)查車輪懸架動(dòng)力學(xué)對(duì)介于輪胎與路面之間力傳遞的可能性。

為了獲得車輪懸架部件的加速作用和動(dòng)力學(xué),同時(shí)沒(méi)有對(duì)其他車輛部件造成影響,從一個(gè)實(shí)車上拆下一個(gè)McPherson懸架,在內(nèi)轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)上對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)。該試驗(yàn)臺(tái)位于卡爾斯魯厄?qū)W院的汽車系統(tǒng)技術(shù)研究所。在懸架上安置不同的輪胎,在各種不同的行駛條件下對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。首先,在試驗(yàn)臺(tái)上用測(cè)量輪轂對(duì)輪胎進(jìn)行測(cè)量,以獲得其靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能；第二,對(duì)不同的車輪懸架系統(tǒng)部件在試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行驅(qū)動(dòng),而車輪制動(dòng)器則由改進(jìn)的ESP控制單元液壓制動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)?？刂茊卧试S通過(guò)閥的直接控制產(chǎn)生突然的制動(dòng)壓力坡度。同時(shí)也對(duì)不同的車輪懸架系統(tǒng)部件加速作用和力的關(guān)聯(lián)進(jìn)行了測(cè)量。

介紹了跑氣保用輪胎和標(biāo)準(zhǔn)輪胎及其相關(guān)耦合組件在越過(guò)障礙物和突然制動(dòng)時(shí)對(duì)其懸架系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的試驗(yàn)研究。在試驗(yàn)裝置介紹后,對(duì)兩種不同類型輪胎的車輪懸架系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)結(jié)果進(jìn)行分析、解釋,以及比較。此外,介紹了輪胎模型和動(dòng)態(tài)模型車輛懸架部件的仿真模型。

通過(guò)徑向-切向特征向量組合提升平面胎模識(shí)別的效率

胎模測(cè)試經(jīng)常被用于數(shù)值輪胎模型的驗(yàn)證和結(jié)構(gòu)輪胎模型參數(shù)的識(shí)別。大多數(shù)研究主要集中在平面動(dòng)態(tài)輪胎特性和在車輪中央采用固定邊界條件的方法。針對(duì)無(wú)輪胎-輪轂組合的胎體,開(kāi)發(fā)出了平面輪胎動(dòng)力學(xué)的識(shí)別方法。其對(duì)這個(gè)特殊的胎體是重要的,目標(biāo)是構(gòu)建一個(gè)完整的輪胎模型,用來(lái)預(yù)測(cè)涉及到整個(gè)來(lái)自于胎模測(cè)試車輛的駕駛、噪音、振動(dòng)和顛簸。所有方法的關(guān)鍵屬性包括易于實(shí)現(xiàn)和測(cè)量的有效程序。針對(duì)每種類型的激發(fā)過(guò)程,比如徑向和切向,都會(huì)記錄下徑向和切向的反應(yīng)。在目前的工作中,類似徑向/切向特征向量的組合被認(rèn)為與輪胎帶束層的運(yùn)動(dòng)有關(guān),會(huì)導(dǎo)致光滑的胎模形式,該形式與那些已經(jīng)發(fā)布的其他分析和試驗(yàn)研究結(jié)果相符。

為耐用路面設(shè)計(jì)的車輛-輪胎-路面耦合系統(tǒng)的整體分析

在世界范圍內(nèi),道路正受到日益增加的交通負(fù)荷、新輪胎、新型車輛和氣候變化的影響。未來(lái)的耐久性路面結(jié)構(gòu)的要求對(duì)車輛、輪胎和路面的耦合系統(tǒng)的相互作用及其各自子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)有深層認(rèn)識(shí)。文中綜述了包括輪胎和路面建模及其相互作用在內(nèi)的最新研究結(jié)果。此外,提出了為耐用路面設(shè)計(jì)的車輛-輪胎-路面的耦合系統(tǒng)的整體分析概念。

對(duì)于輪胎-路面相互作用的實(shí)際效率和數(shù)值效率額的計(jì)算,考慮到滾動(dòng)接觸,使用了拉格朗日歐拉（ALE)配合的有限元（FE)法為兩個(gè)子系統(tǒng)建模,該配合包含對(duì)非彈性材料的描述。此外,對(duì)輪胎的計(jì)算要考慮熱力學(xué)影響。FE-ALE路面建模結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)是對(duì)彈性、黏性和瀝青混合料塑性行為的實(shí)際數(shù)值描述。

雖然得到了輪胎-路面相互作用領(lǐng)域的初始結(jié)果,仍應(yīng)對(duì)車輛-輪胎-路面耦合系統(tǒng)給予更深層次的認(rèn)識(shí)和研究,包括子系統(tǒng)和它們之間相互作用更詳細(xì)的模型,以及實(shí)驗(yàn)研究。

《輪胎科技》2015, Vol. 43 No.2

Tire Science and Technology

掛車胎：輪胎充氣及其滾動(dòng)阻力、燃料效率和輪胎接地印痕

保持適當(dāng)?shù)妮喬コ錃鉅顟B(tài)是當(dāng)今掛車輪胎面臨的頭號(hào)問(wèn)題。通常,慢漏氣胎面區(qū)域沿著泄露閥芯桿刺穿,通過(guò)輪胎外胎的滲透導(dǎo)致輪胎內(nèi)壓不足,并導(dǎo)致燃料的經(jīng)濟(jì)損失,減少翻新性,使胎面磨損和不規(guī)則磨損增加。

掛車輪胎的維修成本是車隊(duì)中最高的,僅次于燃料成本。文中分析了輪胎接地印痕、滾動(dòng)阻力數(shù)據(jù)以及對(duì)車輛燃料經(jīng)濟(jì)的影響,對(duì)輪胎在內(nèi)壓不足和內(nèi)壓過(guò)高等各種情況進(jìn)行了數(shù)據(jù)調(diào)查。這些分析還包括輪胎在滿載及卸載情況下的接地印痕。接地印痕的分析不僅可使用標(biāo)準(zhǔn)的雙輪胎（295/75R22.5)也可使用新型寬基輪胎（445/50R22.5)。

輪胎功率損失的定義和建模

減少二氧化碳排放量是輪胎的一個(gè)至關(guān)重要的指標(biāo),在將來(lái),將增加對(duì)功率損失的分析。

本研究的目的是開(kāi)發(fā)物理特征值（CV數(shù)據(jù)包）和用物理參數(shù)的魔法公式參數(shù)設(shè)置遺傳算法。為了這一目的,提出了涉及遺傳算法的改善以及推導(dǎo)出輪胎功率損失的定義,通過(guò)在外部轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)上的測(cè)量進(jìn)行了驗(yàn)證。然后將四個(gè)物理特征值描述的功率損失添加到現(xiàn)有的CV數(shù)據(jù)包中。這套CV數(shù)據(jù)包結(jié)合遺傳算法,使我們能夠生成虛擬輪胎。它具有確定的縱向力、側(cè)向力、回正力矩和功率損失等物理參數(shù)。

（劉元順 譯）

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