李云寶，李 森，常桂秀，陸 飛

Li Yunbao，Li Sen，Chang Guixiu，Lu Fei

（長春汽車檢測中心有限責(zé)任公司天津分公司，天津 300000）

汽車操縱穩(wěn)定性的優(yōu)劣直接影響汽車操縱方便性和高速行駛安全性[1-2]。汽車操縱穩(wěn)定性評價是汽車動力學(xué)研究中最重要的內(nèi)容之一[3]。輪胎的性能對汽車操縱穩(wěn)定性及平順性有重要影響，不同品牌和型號的輪胎具有不同性能，考慮到成本尋求與車輛性能匹配的輪胎是車型開發(fā)中必須進(jìn)行的試驗。

1 輪胎性能的影響

輪胎與車輛的性能匹配從兩個方面考慮：汽車方面，包括傳動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和懸架系統(tǒng)；輪胎方面，包括輪胎本身固有的剛性系統(tǒng)和性能。二者匹配的關(guān)鍵在于合理匹配，不同汽車應(yīng)選用不同性能的輪胎[4-5]。同一條輪胎安裝在不同車輛上可能會表現(xiàn)出截然不同的動力學(xué)性能，同一輛車裝配不同規(guī)格，甚至相同規(guī)格、不同品牌的輪胎，也會表現(xiàn)出不同的行駛性能，輪胎與汽車的性能匹配是一個綜合多方面因素的復(fù)雜系統(tǒng)工程?？傮w來說，影響汽車行駛性能的輪胎動力學(xué)性能主要包括與路面的附著性能、滾動阻力、側(cè)偏特性、垂直特性、包封性和振動性等；行駛過程中，汽車的操縱穩(wěn)定性與輪胎的側(cè)偏特性關(guān)系最大[6-7]，與輪胎和地面的壓力分布以及輪胎的垂直特性等也有很大關(guān)系；汽車的行駛平順性與輪胎的均勻性、振動性、包封性和垂直特性關(guān)系較大[8-9]。

輪胎的某一特性可能影響汽車諸多行駛性能。從輪胎力學(xué)分析可知，汽車的各項行駛性能最終取決于路面的激勵，激勵通過輪胎與路面之間的相互作用表現(xiàn)出來，只有合適的輪胎匹配才能將汽車良好的性能發(fā)揮出來。輪胎的正確選型、合理裝配和使用，對延長輪胎使用壽命、提高汽車使用性能、降低汽車故障率尤其對提高汽車安全性能具有十分重要意義。

2 輪胎評價條件

2.1 輪胎選取

結(jié)合目標(biāo)車市場定位，選取3 種同價位、不同品牌的輪胎產(chǎn)品作為車型開發(fā)的備選輪胎。輪胎花紋盡量不同，輪胎寬度、扁平比相同，輪胎裝車后氣壓相同，如圖1 所示。

圖1 選取3 種品牌輪胎

將目前市場上的一款成熟競品車型作為對標(biāo)車，首先進(jìn)行對標(biāo)車輪胎的主觀評價試驗，再分別將3 種備選輪胎安裝在對標(biāo)車上進(jìn)行主觀評價試驗。

2.2 試驗場地

輪胎評價試驗需在專業(yè)試驗場的長直線、圓形動態(tài)廣場、壞路路面上進(jìn)行。

2.3 試驗人員

輪胎評價試驗人員需熟悉車輛的性能及結(jié)構(gòu)，擁有豐富的實際駕駛經(jīng)驗，接受過專業(yè)的操穩(wěn)性能評價試驗培訓(xùn)，評價過程中需多次反復(fù)操作認(rèn)真評價各個項目。

3 輪胎評價規(guī)則

輪胎評價試驗的結(jié)果采用十分制進(jìn)行判定，具體見表1。

表1 十分制判定規(guī)則

4 輪胎評價項目

輪胎評價試驗包括車輛操縱性評價、轉(zhuǎn)向性評價和平順性評價。

4.1 操縱性評價

操縱性評價試驗包括直線行駛穩(wěn)定性、彎道行駛穩(wěn)定性和瞬態(tài)穩(wěn)定性。

4.2 轉(zhuǎn)向性評價

轉(zhuǎn)向性評價試驗包括轉(zhuǎn)向輕便性、中心區(qū)范圍內(nèi)轉(zhuǎn)向特性、轉(zhuǎn)彎控制能力和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)干擾。

4.3 平順性評價

平順性評價試驗包括連續(xù)平滑路面平順性表現(xiàn)、連續(xù)粗糙路面平順性表現(xiàn)、大幅度激勵路面平順性表現(xiàn)。

5 輪胎評價過程

分別從車輛操縱性、轉(zhuǎn)向性和行駛平順性3個方面對輪胎性能進(jìn)行主觀評價試驗，以0.25 作為單位變動量進(jìn)行打分。各子項評價結(jié)果通過算術(shù)平均計算得到，其中，計算結(jié)果中小數(shù)如果小于0.25，則舍棄小數(shù)值只保留整數(shù)值，計算結(jié)果中小數(shù)如果大于等于0.25 但小于0.50，則小數(shù)取值0.25，計算結(jié)果中小數(shù)如果大于等于0.50 但小于0.75，則小數(shù)取值0.50，計算結(jié)果中小數(shù)如果大于等于0.75 但小于1.00，則小數(shù)取值0.75。

5.1 操縱性評價

車輛操縱性評價項目的各評價指標(biāo)及搭載不同品牌輪胎的車輛評價結(jié)果見表2～4。

表2 直線行駛穩(wěn)定性評價結(jié)果

表3 彎道行駛穩(wěn)定性評價結(jié)果

由表2～4 可知，操穩(wěn)性評價中，品牌1 與品牌3 總得分相同均為19，品牌2 總得分為18，對標(biāo)車總得分為17.25，目標(biāo)車總得分為14.50，目標(biāo)車總得分最低。從表4 瞬態(tài)穩(wěn)定性評價得分可以看出，對標(biāo)車的操縱性欠佳，極限能力偏低，易發(fā)生車輛失控，ESP（Electronic Stability Program，車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)）介入粗暴，線性反饋性能差；目標(biāo)車操穩(wěn)性能差，穩(wěn)定域度非常低，無法進(jìn)行高速操穩(wěn)操作。從表2 直行所表現(xiàn)出的特性評價得分及表4 穩(wěn)定性評價得分可以看出，品牌2 駕駛感覺偏軟，駕駛感信心欠佳。

表4 瞬態(tài)穩(wěn)定性評價結(jié)果

5.2 轉(zhuǎn)向性評價

車輛轉(zhuǎn)向性評價項目的各評價指標(biāo)及搭載不同品牌輪胎的車輛評價結(jié)果見表5～8。

表5 轉(zhuǎn)向輕便性評價結(jié)果

由表5～8 可知，轉(zhuǎn)向性評價中，品牌2 總得分為27.25，品牌3 總得分為26.5，品牌1 總得分為25.5，對標(biāo)車總得分為28，目標(biāo)車總得分為19.75，目標(biāo)車總得分最低。對標(biāo)車轉(zhuǎn)向性能較好，在所有評價項目中均得分最高。從表6 中心區(qū)范圍內(nèi)轉(zhuǎn)向特性評價得分及表7 轉(zhuǎn)彎控制能力評價得分可以看出，目標(biāo)車在中心區(qū)及轉(zhuǎn)彎控制過程中問題嚴(yán)重，自動回正能力差，轉(zhuǎn)向力矩反饋差，需重新進(jìn)行設(shè)計、優(yōu)化及調(diào)校。

表6 中心區(qū)范圍內(nèi)轉(zhuǎn)向特性評價結(jié)果

表7 轉(zhuǎn)彎控制能力評價結(jié)果

表8 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)干擾評價結(jié)果

5.3 平順性評價

車輛平順性評價項目的各評價指標(biāo)及搭載不同品牌輪胎的車輛評價結(jié)果見表9～11。

表9 連續(xù)平滑路面平順性表現(xiàn)評價結(jié)果

由表9～11 可知，平順性評價中，品牌3 總得分為19，品牌1 總得分為18，品牌2 總得分為15.5，對標(biāo)車總得分為16，目標(biāo)車總得分為19.5，目標(biāo)車總得分最高。從表10 連續(xù)粗糙路面平順性表現(xiàn)評價得分及表11 大幅度激勵路面平順性表現(xiàn)評價得分可以看出，對標(biāo)車平順性欠佳，對激勵的吸收較差，車身動作較多，俯仰幅值較大。

表10 連續(xù)粗糙路面平順性表現(xiàn)評價結(jié)果

5.4 評價結(jié)果匯總

綜上，搭載不同品牌輪胎的車輛的各評價項目的結(jié)果見表12。

表12 評價結(jié)果匯總

由表12 可知，在輪胎操穩(wěn)性方面，品牌3 與品牌1 相當(dāng)，均優(yōu)于品牌2；在輪胎轉(zhuǎn)向性方面，品牌2 優(yōu)于品牌3，品牌3 優(yōu)于品牌1；在輪胎平順性方面，品牌3 優(yōu)于品牌1，品牌1 優(yōu)于品牌2。建議目標(biāo)車采用品牌3 輪胎，其操穩(wěn)性和平順性與品牌1 相差不大，可以作為調(diào)?；A(chǔ)，雖然品牌2 的轉(zhuǎn)向性較好，但品牌3 可以通過EPS 進(jìn)行優(yōu)化，而品牌2 的平順性缺陷很難通過調(diào)校彌補。

6 輪胎評價結(jié)果的試驗驗證

針對上述評價結(jié)果，將品牌3 輪胎安裝到對標(biāo)車上進(jìn)行操穩(wěn)客觀驗證試驗，試驗項目包括穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)性能試驗、轉(zhuǎn)向輕便性試驗、蛇形試驗以及中心區(qū)試驗，試驗結(jié)果如圖2～5 所示。

圖2 穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)性能試驗

由圖2 可知，品牌3 輪胎穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗中，中心點轉(zhuǎn)向的側(cè)向加速度過渡均勻，且中性轉(zhuǎn)向為小幅不足轉(zhuǎn)向，同時車身側(cè)傾穩(wěn)定性良好。

由圖3 可知，品牌3 輪胎轉(zhuǎn)向輕便性試驗中，車輛低速轉(zhuǎn)向過程力矩反饋適中且均勻。

圖3 轉(zhuǎn)向輕便性試驗

由圖4 可知，品牌3 輪胎蛇形試驗中，不同車速的平均橫擺角速度與車速成線性關(guān)系。

圖4 蛇形試驗

由圖5 可知，品牌3 輪胎中心區(qū)試驗中，遲滯區(qū)的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)向盤力矩平均增益過渡良好。

圖5 轉(zhuǎn)向盤力矩與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角關(guān)系（中心區(qū)操縱穩(wěn)定性）

綜上，品牌3 輪胎客觀驗證試驗結(jié)果與主觀評價結(jié)果吻合，建議采用品牌3 輪胎作為車型開發(fā)備選輪胎。

7 結(jié)束語

本文介紹車型開發(fā)前期輪胎選型的主客觀試驗方法，包括輪胎品牌選取、試驗場地和人員選擇、試驗項目和計算方法等，為車型底盤調(diào)教提供方法參考，也為整車廠輪胎選型提供經(jīng)驗借鑒。