張勇，王君，郝鵬程，孫曉明，王明杰，馬永祿

（1.雙星集團有限責任公司，山東 青島 266400；2.黃島區(qū)檢驗檢測中心，山東 青島 266400）

隨著我國汽車行業(yè)的發(fā)展，輪胎企業(yè)越來越重視汽車的配套業(yè)務。不同車廠配套都有相應的開發(fā)流程，隨著市場競爭的不斷深化，輪胎配套周期不斷縮短，投資費用不斷壓縮，車廠對輪胎的配套要求越來越高，但都基本遵循IATF 16949汽車質量管理體系，包括產(chǎn)品質量先期策劃、失效模式與影響分析、生產(chǎn)件批準程序、測量系統(tǒng)分析、統(tǒng)計過程控制及供應商體系審核等。

車廠對輪胎企業(yè)的基本要求是：產(chǎn)品要滿足技術要求；項目節(jié)點要準時；要具備優(yōu)異的產(chǎn)品開發(fā)能力、持續(xù)改進能力、快速反應能力和成本控制能力；輪胎供應商的真誠度要高。車廠也都有各自的特殊要求，如通用的全球產(chǎn)品質量先期策劃、福特的產(chǎn)品質量先期策劃現(xiàn)狀報告、克萊斯勒的供應商質量保證程序、現(xiàn)代和起亞的新車零部件質量保證手冊、雷諾的聯(lián)合新產(chǎn)品質量程序以及大眾的質量管理協(xié)議等。

本文主要介紹輪胎配套的注意要點（包括前端分析、車輛信息和產(chǎn)品質量先期策劃）以及關鍵技術，如接地印痕對輪胎性能的影響、低滾動阻力輪胎設計以及實車評價等。

1 輪胎配套的注意要點

1.1 前端分析

剛接觸車廠新項目時，應首先進行充分的技術交流，然后才能確定報價和立項等。如果是新車廠，還要考慮車廠審核，畢竟獲得車廠的準入供應商資格是做項目的前提條件。前端分析對于輪胎配套能否成功非常重要，分析領域涵蓋市場、技術、質量、成本、生產(chǎn)、設備等，建議注意要點如下。

（1）首先確認車廠的持續(xù)成長能力以及是否符合輪胎企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略；項目開發(fā)是輪胎供應商與車廠同步開發(fā)新車型項目還是后期再參與車型配套的項目；對替換市場是否有貢獻；如果是新車廠，需要確認審廠時間和審廠應對是否有問題；了解車型、銷量、利潤、競品以及產(chǎn)品和質量等是否滿足車廠的需求。

（2）對車廠要求規(guī)范進行分析，如輪胎的滾動阻力，制動性能，噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH），舒適性，操控穩(wěn)定性，電阻，氣密性等是否滿足車廠的需求；是否需要動力學和有限元分析模型；需要何種認證；考慮產(chǎn)品在市場的互換性，吸取成熟經(jīng)驗作為設計參考。

（3）根據(jù)項目有無經(jīng)驗、開發(fā)難度、車廠對輪胎企業(yè)的信賴度、項目成功能否提升品牌形象等進行評分，以最終分值作為項目開發(fā)的依據(jù)，分值越低代表項目越難推進，并制定一個限值，分值在限值以下的項目應舍棄。

1.2 車輛信息

輪胎要與車輛相匹配，滿足車輛的各項技術指標，在項目考察階段，對車輛信息的分析也至關重要，車輛信息應包括：①車輛類型、用途和尺寸；②車輛自身質量、承載質量和滿載質量；③驅動方式、軸距、懸架類型；④空載和滿載時的前軸和后軸負荷；⑤車速；⑥最小離地間隙、最小轉彎半徑；⑦輪胎和輪輞規(guī)格；⑧路況和行駛條件；⑨動力系統(tǒng)參數(shù)等。

1.3 產(chǎn)品質量先期策劃

國內車廠在項目管理中一般采用產(chǎn)品質量先期策劃。輪胎企業(yè)作為零部件公司在向車廠提供輪胎時，產(chǎn)品質量先期策劃是必須要做的一項工作，用于確保所有的步驟按時完成，在輪胎生產(chǎn)前解決所有的問題，它是個復雜的過程，需要幾個來回才能確定最后的策劃結果。

產(chǎn)品質量先期策劃既是質量計劃，也是持續(xù)項目開發(fā)計劃，它從項目正式啟動一直到生產(chǎn)件批準程序結束，執(zhí)行人是整個產(chǎn)品質量先期策劃小組，正常量產(chǎn)后需要進行總結，如果沒有問題，該項目才可以關閉[1]。產(chǎn)品質量先期策劃是為了滿足客戶需求，建立具體的管理方法并保障產(chǎn)品的階段，保證所有要求在計劃的時間點完成，用于保證產(chǎn)品質量、產(chǎn)品交付和成本管理等。

1.3.1 產(chǎn)品質量先期策劃的產(chǎn)生

由于克萊斯勒、福特和通用公司各自使用不同的產(chǎn)品質量計劃指導書，導致供應商產(chǎn)生了不必要的損失，因此這3家車企共同開發(fā)了產(chǎn)品質量先期策劃，用來管理全球的供應商及其二級供應商，使產(chǎn)品質量計劃的復雜性降低，形成了統(tǒng)一。產(chǎn)品質量先期策劃成為供應商與二級供應商之間針對產(chǎn)品質量計劃的信息互換手段。產(chǎn)品質量先期策劃是為了滿足客戶需求而提供的資源，保障供應商實際執(zhí)行產(chǎn)品質量計劃，針對變更及時采取措施，防止設計變更延遲，用最少的費用生產(chǎn)最好的產(chǎn)品。

1.3.2 產(chǎn)品質量先期策劃的必要性

產(chǎn)品質量先期策劃可以優(yōu)化開發(fā)周期和設計變更次數(shù)。設計變更所造成的浪費由小到大依次為產(chǎn)品設計階段、過程設計階段、量產(chǎn)階段，因此有必要在開發(fā)早期解決質量問題，減少量產(chǎn)后的變更。變更的原因可能有對技術要求的理解和分析不足、對客戶的特殊要求理解不到位、產(chǎn)品量產(chǎn)的能力欠缺等。

1.3.3 產(chǎn)品質量計劃

產(chǎn)品質量計劃包括5個階段，分別為項目計劃及定義階段、產(chǎn)品設計及開發(fā)驗證階段、過程設計及開發(fā)階段、產(chǎn)品及過程有效性確認階段、量產(chǎn)階段。應注意的是需要將車廠的要求轉化為產(chǎn)品設計要求，再將設計要求轉化為合適的部件、過程和生產(chǎn)要求。

第1階段，輸入車廠要求規(guī)范、項目計劃、車輛信息、可行性分析、產(chǎn)品/過程能力研究及競品分析等。輸出設計目標、質量目標、物料清單預測、初步過程流程圖、產(chǎn)品及過程的特殊性、產(chǎn)品保障計劃等。需要注意的是，應從車廠需求和提供更好產(chǎn)品的角度來制定設計目標。

第2階段，輸出設計失效模式與影響分析、設計驗證、設計總結、試制總結、圖紙、施工、變更、工裝、模具、設備、產(chǎn)品及過程的特殊性、試制管理計劃、檢測設備、小組可行性分析及經(jīng)營層支持等。該階段是產(chǎn)品設計和開發(fā)完成的階段，需要注意的是，應采取客戶驅動的設計方法，包括產(chǎn)品試制和驗證，以滿足客戶要求，并導出產(chǎn)品的特殊性以及過程管理所需要的特殊因子。

第3階段，輸出質量體系總結、過程流程圖、過程分布計劃圖、特性矩陣圖、過程失效模式與影響分析、小批量管理計劃、測量系統(tǒng)分析計劃、過程指導書、初期過程能力調查計劃等。該階段主要討論制造系統(tǒng)的主要特征和產(chǎn)品的生產(chǎn)管理計劃，目的就是保證有效的制造系統(tǒng)。

第4階段，輸出量產(chǎn)啟動、測量系統(tǒng)評價、初期過程能力調查、量產(chǎn)認可、量產(chǎn)有效性確認、產(chǎn)品檢驗、量產(chǎn)管理計劃、質量計劃確認等。需要注意的是，該階段用于檢驗是否滿足客戶的需求，通過小批量試制來評價制造過程的有效性，在小批量試制期間，質量部門應嚴格遵守管理計劃和過程流程圖要求。

第5階段，輸出減少過程能力分散分析、客戶滿足與否檢驗、效果及服務評價等。需要注意的是，量產(chǎn)階段過程能力較為分散，需要針對異常情況和偶發(fā)情況進行分析，并進行系統(tǒng)的過程管理，采取相應的措施，并對產(chǎn)品質量計劃的效果和服務進行評價。

1.3.4 特殊性分析工具的關聯(lián)性

（1）質量功能展開。質量功能展開在產(chǎn)品設計階段是一種非常有效的手段，可以有效地將車廠的需求分解到各階段和部門，通過協(xié)調各部門的工作以保障產(chǎn)品質量，滿足車廠的需求。

（2）失效模式與影響分析。失效模式與影響分析分為輸出設計失效模式與影響分析和過程失效模式與影響分析，通過分析找出潛在的失效模式及可能的后果，提前采取必要的預防措施，從而提高產(chǎn)品質量及可靠性，有效的失效模式與影響分析可以縮短開發(fā)時間及減少開發(fā)費用。

（3）控制計劃?？刂朴媱澘梢詫崿F(xiàn)最優(yōu)化的管理，由技術部門牽頭制定文件，涉及研發(fā)、技術、質量、生產(chǎn)、銷售、采購及工廠等各部門。當發(fā)生產(chǎn)品變更、工藝變更、過程能力不足及檢驗方法變更時，需要及時對控制計劃做出修改。

（4）統(tǒng)計過程控制。統(tǒng)計過程控制通過抽樣發(fā)現(xiàn)異常，并采取措施消除異常，以達到控制質量的目的。需要注意的是，對發(fā)生多頻次和涉及特殊性的問題都要做控制圖，用于監(jiān)控和保證過程的穩(wěn)定，并現(xiàn)場解決問題。

需要注意的是，客戶的需求、輸出設計失效模式與影響分析、設計驗證計劃和報告活動的關聯(lián)性、過程失效模式與影響分析、控制計劃、過程指導書的關聯(lián)性、設計部門與制造部門之間的溝通、過程設計部門與制造部門之間的溝通都是產(chǎn)品質量先期策劃的核心。

2 輪胎配套的關鍵技術

隨著我國汽車工業(yè)的飛速發(fā)展以及市場對汽車性能的要求逐步提高，對于配套輪胎的性能要求越來越高，在早期的載荷能力和耐磨性能等基礎上，增加了低滾動阻力、高舒適性和操控性能等的匹配要求。對輪胎性能匹配的研究已成為汽車和輪胎企業(yè)的新課題[2]。

2.1 接地印痕對輪胎性能的影響

輪胎有3個邊界區(qū)域，一個是輪胎與路面的接觸區(qū)域，另外兩個是胎圈與輪輞的接觸區(qū)域。輪胎與路面的接觸區(qū)域就是接地印痕。接地印痕的形狀與輪胎性能密切相關，如橢圓形接地印痕有利于舒適性、抗?jié)窕阅?、水漂性能等；矩形接地印痕有利于轉向、操控穩(wěn)定性、干地抓著力、耐磨性能等。需要注意的是，蝴蝶形接地印痕雖然有利于制動性能，但對生產(chǎn)工藝的要求偏高，容易出現(xiàn)均勻性合格率低和耐磨性能差等問題，因此，出現(xiàn)蝴蝶形接地印痕是需要改善的，帶束層寬度過小時容易出現(xiàn)這種印痕。

接地印痕參數(shù)主要包括長軸、短軸、接地系數(shù)、有效面積和總面積等，同時需要根據(jù)印痕形狀和接地壓力分布進行分析。影響接地印痕的因素有輪廓設計、胎面厚度、冠帶條、帶束層等，這些因素會導致接地印痕形狀有很大差異。例如，在相同條件（充氣壓力、負荷和速度）下，接地印痕面積會隨著帶束層寬度和角度的增大而增大。

（1）轉向性能。車輛轉向時，輪胎會產(chǎn)生側向力和回正力矩。帶束層的角度越大，接地印痕的形狀越傾向于橢圓形，側向力和回正力矩越大。一般來說，橢圓形接地印痕輪胎的回正力矩比矩形接地印痕輪胎大，在車輛轉向時輪胎的剛度小，轉彎輕松。

（2）操控穩(wěn)定性。帶束層的角度越小，胎冠的剛度越大，車輛進行變道測試時操控穩(wěn)定性越好。另外，有輪輞保護設計或增加胎圈區(qū)域的膠料厚度都有利于提高操控穩(wěn)定性。一般情況下，矩形接地印痕輪胎的操控穩(wěn)定性優(yōu)于橢圓形接地印痕輪胎。

（3）舒適性。帶束層的角度越大，輪胎的剛性越小，車輛進行沖擊測試時舒適性越好。一般情況下，橢圓形接地印痕輪胎的舒適性優(yōu)于矩形接地印痕輪胎。

（4）噪聲。輪胎因為帶束層和胎體在徑向產(chǎn)生振動，胎側在橫向也產(chǎn)生振動，在500 Hz以下時會產(chǎn)生噪聲，帶束層的角度越小，噪聲越低，采用高硬度的三角膠有利于降低噪聲。一般情況下，矩形接地印痕輪胎的噪聲低于橢圓形接地印痕輪胎。

（5）水漂性能。帶束層的角度越大，輪胎的接地印痕形狀由矩形趨向于橢圓形，受到水的沖擊力越小，水漂現(xiàn)象越不容易發(fā)生。不同接地印痕輪胎的水漂受力情況如圖1所示，其中F為沖擊力，α為受力角度。

沖擊力計算公式如下：

式中，r為接地長度，V為行駛速度，α為受力角度（行駛方向為0°）。

受力角度越大，沖擊力越小，因此橢圓形接地印痕輪胎比矩形接地印痕輪胎更不容易發(fā)生水漂。

2.2 低滾動阻力輪胎技術

車廠不僅對電動汽車輪胎的滾動阻力要求很高，對燃油汽車的輪胎也有同樣要求，輪胎的滾動阻力直接影響汽車的燃油經(jīng)濟性，約20%的汽車燃油被輪胎滾動阻力所消耗[3]，因此車廠對輪胎的滾動阻力要求越來越高。

2.2.1 滾動阻力的產(chǎn)生機理

通常來講，構成輪胎的橡膠呈粘彈性，由于橡膠具有粘性，變形時的能量無法完全恢復，一部分能量會以熱能損耗，這部分熱能就是滯后損失。輪胎在行駛過程中，由于自身變形、道路變形引起沖擊，產(chǎn)生滾動能量、變形能量、反彈能量、熱能量和運動能量等能量損失，機械能轉變?yōu)闊崮?，輪胎消耗了傳遞給車輪的部分能量，只剩下較少的能量來驅動車輛。

輪胎的滾動阻力主要與3個因素有關，即各部件膠料的單位體積應變能、能量損耗因子和體積，對各部件膠料的3個參數(shù)乘積求和，即得到整體輪胎的滾動阻力[4]。因此輪胎滾動阻力與變形、滯后生熱和體積相關，要降低滾動阻力，應減小輪胎的變形，降低膠料的滯后生熱以及減輕輪胎的質量。

無論是利用有限元分析，還是從實際使用中的損壞結果都可以看出，輪胎滾動阻力的分布主要集中在橡膠變形較多的區(qū)域，即胎肩和胎圈部位。輪胎橫截面如圖2所示，A與A′為胎肩部位，B′為輪胎前部，B為輪胎后部。輪胎截面A-O-A′和B′-O-B的接地壓力、充氣壓力及滾動阻力分布如圖3和4所示。

圖2 輪胎橫截面示意

圖4 輪胎截面B′-O-B的接地壓力、充氣壓力和滾動阻力分布示意

從圖3和4可以看出：輪胎肩部區(qū)域的剛度比中心位置大，接地壓力大，能量損耗多，產(chǎn)生的滾動阻力大；按照輪胎行駛方向，接地前部的滾動阻力比接地后部大；充氣壓力分布基本一致。

降低滾動阻力就是減小阻礙輪胎前進方向上的力和力矩。輪胎接地區(qū)域壓力分布如圖5所示，Z向合力在輪胎中心線靠前部分，行駛的輪胎前后區(qū)域所受到的接地壓力會有差異；X向合力向后，阻止輪胎向前運動，從而產(chǎn)生阻礙輪胎前進的滾動阻力。

圖5 輪胎接地區(qū)域壓力分布示意

滾動阻力計算公式：

式中，F(xiàn)R為滾動阻力，z為垂直方向合力，ε為垂直方向合力與中心間的偏差距離，R為地面與輪胎滾動中心之間的距離。

因此降低滾動阻力，應減小垂直方向合力或偏差距離，或使用直徑大的輪胎。

2.2.2 低滾動阻力輪胎的設計

2.2.2.1 減小胎面變形

輪胎滾動阻力耗油量約占燃油的20%，通常輪胎的滾動阻力每降低10%，燃油消耗量可減小1%～2%。輪胎各部位對滾動阻力貢獻最大的是胎面，約占65%，胎側和胎圈約占25%。輪胎部件膠料的滯后損失占90%～95%，輪胎移動時空氣阻力及輪胎與路面的摩擦力占5%～10%。不同結構、材料和花紋的輪胎的滾動阻力是不同的，因此，同樣車輛配備不同的輪胎，其滾動阻力的差別可達到50%[5]。

為減小胎面變形，應采用低滾動阻力的胎面膠和基部膠配方，如確實因為舒適性等的需要，可以改善影響較小的胎側輪廓設計。

（1）胎面膠。胎面膠采用丁苯橡膠，可以改善抗?jié)窕阅芎筒倏匦阅?，但會增大滾動阻力，采用天然橡膠（NR）和順丁橡膠（BR）有利于降低滾動阻力，但抗?jié)窕阅芎筒倏匦阅茌^差?？梢钥紤]采用化學改性的溶聚丁苯橡膠與NR或BR并用的體系；補強體系采用白炭黑/炭黑并用體系，并對白炭黑進行化學改性，粒徑大的炭黑有利于降低滾動阻力；硫化體系可以適當增大促進劑的用量。應該注意的是，隨著芳烴油用量的增大，膠料的抗?jié)窕阅芴岣?，但滾動阻力也隨之增大。

（2）基部膠?；磕z具有滯后損失小、生熱低的特點，通過改變基部膠厚度，可以降低滾動阻力，也可以對平順性、噪聲和操控性能稍作調整。

（3）肩部變形。在輪胎肩部區(qū)域滾動阻力較大，彎曲、壓縮、剪切等同時產(chǎn)生，因此肩部的設計尤其重要。輪廓設計時應盡量將接地印痕前端的直線距離最小化，肩部下沉量應減小，胎面弧度應增大。

（4）結構設計。應提高胎面的剛性，如使用較強的冠帶條，提高花紋塊剛性，必要時減小花紋溝深度和鋼片厚度等。減小胎冠簾線角度可以增大輪胎的徑向剛度，減小滯后損失，從而降低滾動阻力。

胎側的結構剛性增大時，胎肩部位的屈撓加重會增大變形。因此，胎側輪廓設計時，斷面寬應增大，結構設計時胎側剛性要小，包括使用小三角膠，減小上斷面高和胎側厚度等。

2.2.2.2 輪胎輕量化

輪胎總質量每減小10%，滾動阻力降低約12%。質量最小化是為了降低輪胎的運動能量，可以通過輪廓設計如減小行駛面寬度、胎面厚度、帶束層寬度和胎側厚度等來實現(xiàn)。

另外，為降低輪胎滾動阻力，可對模具內輪廓的肩部進行局部優(yōu)化設計，最終目的就是減小肩部體積，減輕質量，這不僅有利于降低輪胎的滾動阻力和噪聲，而且提高了車輛轉彎時輪胎的外側支撐。

2.2.2.3 增大輪胎外直徑

要增大輪胎的外直徑，可以增大地面與輪胎滾動中心之間的距離，輪胎斷面高越大，滾動阻力越低。研究表明，輪胎外直徑每增大10 mm，滾動阻力降低1%左右。結構設計時可考慮增大輪胎的膨脹率，如增大帶束層角度等。選擇輪胎時可考慮使用行駛面寬度小、外直徑大的輪胎，這是因為輪胎的接地面積小，滾動阻力會降低。

2.2.2.4 提高充氣壓力

車輛在高速公路上行駛時，輪胎的滾動阻力所消耗的能量占所有能量的25%左右。隨著充氣壓力的增大，輪胎的滾動阻力下降。因此，可選擇充氣壓力大的增強級輪胎。

2.2.2.5 行駛時間和環(huán)境溫度

輪胎以一定的速度行駛時，隨著行駛時間的延長，輪胎的滾動阻力降低；當行駛達到一定時間后，輪胎的滾動阻力將相對保持恒定。如輪胎行駛約2 h后，滾動阻力將趨于恒定，因此將行駛2 h左右稱為“適應”。

環(huán)境溫度低，輪胎滾動阻力將增大，因此對于同一輪胎，冬季的滾動阻力比夏季高。有研究表明，環(huán)境溫度每升高1 ℃，輪胎的滾動阻力降低0.5%～1%。

2.2.2.6 行駛速度

當行駛速度為100～120 km·h-1時，轎車輪胎的滾動阻力變化很?。浑S著行駛速度的增大，輪胎的滾動阻力顯著增大，這是由于輪胎高速旋轉時的強烈振動以及空氣阻力增大所致，大部分是由滯后損失引起的。

另外，也可以通過減小負荷、選擇好的路面來降低滾動阻力。三線花紋溝比四線花紋溝的滾動阻力低，這可能是因為花紋條移動小。同時，花紋飽和度增大、胎肩厚度減小、帶束層角度增大、接地印痕形狀偏橢圓形，接地壓力分布均勻以及低溫硫化都有利于降低滾動阻力。

2.3 實車評價

輪胎作為汽車底盤部件，具有牽引制動、承載、緩沖及轉向的功能。只有車輛遇到極限情況時才能明確知道輪胎的重要性，所以實車性能的測試在輪胎配套中至關重要。

2.3.1 實車評價現(xiàn)狀

2.3.1.1 主觀評價

主觀評價主要包括干地、濕地、雪地、冰面的舒適性和操控性能等。輪胎舒適性和操控性能評價依靠車手在各種道路上的主觀感受，其與接地印痕、剛性、力和力矩、障礙物測試、物理性能等數(shù)據(jù)密切相關，也與環(huán)境、路面、車輛等條件息息相關。

主觀評價時應優(yōu)先考慮輪胎與車輛的剛性匹配，帶束層加寬可提高車輛的操控性能，但會導致行駛時的沖擊顛簸加大，從而影響轉彎能力和駕乘舒適性。前后軸輪胎是否達到好的均衡非常關鍵，因此單個輪胎的測試數(shù)據(jù)只能作為參考，還是需要通過主觀評價來進行最終的判斷。

2.3.1.2 客觀評價

室外實車客觀評價包括汽車滑行試驗以及歐盟輪胎標簽法要求的通過噪聲、濕滑路面附著性能、操控性能、舒適性、干地制動性能等客觀評價試驗，主要通過測試儀器在試驗場地內進行測量并分析數(shù)據(jù)。測試時使用非接觸汽車測試儀、高度計、陀螺儀、方向盤測力傳感器、數(shù)據(jù)采集傳輸儀和油耗儀等[6]，必要時可以使用機器人。

汽車滑行試驗主要包括車輛行駛燃油或耗能效率的測試及SAE J 1236滑行測試；水漂測試主要研究縱向和橫向的水漂性能，測試方法分為滑行法和加速法，可采用整車涉水或一側涉水的方式，在歐洲水漂測試是輪胎測試中的重點項目之一；動態(tài)印痕測試研究動態(tài)的接地印痕、花紋動態(tài)模擬、磨耗和駕駛預測等；另外還包括NVH、搖擺和抖動、舒適性和操控穩(wěn)定性測試等。

法規(guī)測試包括通過噪聲、抗?jié)窕阅?、翻滾測試、正弦停滯測試及快速失壓等試驗。通過噪聲試驗適用于歐盟標簽法、ECE R117，ISO 362，ECE R52等法規(guī)測試；牽引拖車法適用于歐盟標簽法的抗?jié)窕阅軠y試、轎車輪胎制動牽引性能測試及輕型載重輪胎動態(tài)力和力矩測試等；快速失壓測試裝置用于模擬輪胎突然爆裂的測試。

2.3.1.3 試驗場

國內試驗場目前已具有一定的規(guī)模，主要有中汽試驗場、交通部公路交通試驗場、山東中亞輪胎試驗場、海南熱帶汽車試驗場、湖北襄陽達安汽車試驗場、安徽定遠汽車試驗場、重慶墊江試驗場、廣德試驗場等；冬季試驗場有紅河谷試驗場、牙克石試驗場。國內試驗場主要面向國內車廠開發(fā)、產(chǎn)品認證和開發(fā)流程的支持。國外試驗場主要有德國的法蘭克福試驗場、芬蘭的冬季試驗場、韓國的大邱試驗場以及美國俄亥俄州的亞克朗試驗場。這些試驗場各有特點，可以結合地域、設備能力、試驗能力和人員能力等方面進行選擇。

2.3.2 操控穩(wěn)定性

操控穩(wěn)定性主要研究在干路面、濕路面、雪地和冰面的轉向、穩(wěn)定性和極限抓地力，包含直線性能和轉向性能評價。直線性能評價分穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)，大多考慮對胎側的尺寸和結構進行改善。轉向性能來自于輪胎運動方向與車輛行駛方向的差別而形成的側偏角，評價包括偏中心測試、轉向過度/轉向不足測試和延遲性能測試等，大多考慮對胎面的尺寸和結構進行改善。

需要注意的是濕地操控穩(wěn)定性是歐洲要求必須測試的項目，一般水膜厚度標準為1～3 mm，測試前應確認輪胎的磨損程度、水膜厚度和風速等。

接地印痕形狀越接近矩形，接地面積越大，輪胎的操控穩(wěn)定性越好。另外，還應注意擠出時的穩(wěn)定性、接頭的質量、成型設備參數(shù)、胎坯不圓度、模具安裝、后充氣及動平衡均勻性檢測等。

在開發(fā)設計階段可以通過以下措施增大輪胎的側偏剛度：①低高寬比；②增大帶束層寬度；③加強胎圈反包區(qū)域；④減小花紋溝深度。在使用階段可以通過以下措施增大輪胎的側偏剛度：①增大充氣壓力；②增大輪胎負荷；③增大輪輞寬度；④增大外傾角[7]。

2.3.3 舒適性

實車舒適性測試是在不同路面、不同行駛速度下感受花紋噪聲、路面噪聲及振動緩沖吸收情況，包括方向盤的振動及收斂安定性[8-9]。舒適性主要研究沖擊力、搖擺、振動、彈性記憶和噪聲等。

車輛結構分為彈簧上端質量和彈簧下端質量。彈簧上端質量包括懸架、底盤、車身、發(fā)動機等，彈簧下端質量包括輪胎及輪輞等。一階舒適性涉及到輪胎、軸和懸架等，對應較大的變形，如通過減速帶；二階舒適性主要研究振幅和阻尼的影響，對應小的變形和響應，主要涉及輪胎。另外還有動平衡均勻性引起的舒適性問題。

車輛的舒適性很大程度上取決于輪胎的緩沖性能。緩沖性能就是輪胎在負荷下的徑向變形，這個變形可以吸收車輛在不平道路上所受到的沖擊，但過大的徑向變形會導致骨架材料受應力過大而疲勞，使胎體被破壞，因此輪胎的緩沖性能應控制在一定的范圍之內。

（1）舒適性頻率。舒適性頻率范圍主要是指100 Hz以下的振動，其中外部因素有輪胎、懸架、道路條件、風和動態(tài)行為等。在100～300 Hz范圍內輪胎振動因固有模態(tài)進行傳遞；在300～800 Hz范圍內因輪胎反復振動而產(chǎn)生結構傳遞和空氣傳播。

輪胎由于帶束層、胎體結構等會引起多種頻率下的固有振動，即模態(tài)。輪胎模態(tài)應取決于車輛的特性。

應該注意的是，輪胎振動方向不同，固有振動頻率也不同，如扭轉運動的頻率為40～60 Hz；垂直運動的頻率為70～120 Hz；前后運動的頻率為80～130 Hz；輪胎空腔內的振動頻率為210～250 Hz。

可以通過競品分析進行模仿設計，以便得到與車輛性能相匹配的輪胎性能方向。內容包括：競品輪胎的基本信息，如尺寸、質量、輪廓和剛度等；振動特性，如固有頻率、頻響函數(shù)等，動態(tài)特性，如輪胎的包絡性、振動衰減均勻性和高速均勻性等。

（2）輪胎舒適性的主要設計因素應包括：①輪胎剛性，主要考慮胎面的硬度、模量、彈性等；②阻尼，主要考慮冠帶條、帶束層和胎體等簾線的剛度；③質量，主要考慮胎面的體積和厚度；④變位量（指與標準的差異大小），主要考慮三角膠高度、模具輪廓（斷面寬、水平軸以下的高度占總高度的比值），如增大三角膠高度可以提高輪胎的舒適性，減小三角膠高度可以提高輪胎的振動衰減能力[10]。

另外，不同的懸架質量對舒適性頻率變化和剛性均有影響。車輛質量較大時，振動較少，晃動較小，反之質量較小時，振動較多，晃動較大。因此，當乘車人數(shù)較多時感受到的舒適性就相對較好；因電池質量導致新能源汽車質量增大，舒適性也相對較好。

（3）輪胎沖擊力。以過10 mm的坎為例，假設車輛質量為1 t，對應輪胎可以假想為垂直彈簧，過坎的沖擊力與彈力一致，彈力小時過坎的舒適性較好，因此變位量大的輪胎舒適性較好。

（4）平點現(xiàn)象。平點現(xiàn)象會導致接地面的簾線變形，進而影響輪胎的舒適性。平點檢測是基于輪胎的均勻性指標來考察輪胎在生成平點后的恢復能力。對輪胎進行加熱或高速運轉并測量其均勻性后，在一個平面上承受規(guī)定時間的靜態(tài)載荷；然后測試其均勻性，運轉并觀察平點消失的恢復時間。

需要注意的是，平點生成前需進行暖胎，可消除加工過程中的各種殘余影響，使輪胎性能更穩(wěn)定，而且測試負荷保持穩(wěn)定的狀態(tài)，平點對徑向力及牽引力的影響較大，對側向力基本無影響。

影響輪胎舒適性的因素還有其他原因，如輪胎不圓度、載荷的反彈變化等，這些都會造成車輛與輪胎發(fā)生共振、振動和噪聲等。

2.3.4 實車評價結果分析

實車評價性能對輪胎設計項目變更的影響程度如表1所示，A表示影響大，B表示影響中等，C表示影響小。

表1 實車評價性能對輪胎設計項目變更的影響程度

3 結論

（1）前端分析和車輛分析是對輪胎配套項目的前期考察，其重要性往往會被忽視。只有通過認真的前期考察工作，才能確定開展項目的必要性，否則很容易造成各方的損失。

（2）項目初期階段應集中資源進行可行性分析，根據(jù)法規(guī)和車廠的期望確定產(chǎn)品設計和質量目標，開發(fā)初期就要完成90%以上的設計變更，以避免量產(chǎn)階段的變更，這樣才能夠大幅降低費用。

（3）產(chǎn)品質量先期策劃是用來確保輪胎質量、產(chǎn)品交付和成本管理，滿足車廠要求的一種方法，也是跨功能小組積極配合的結果。在產(chǎn)品開發(fā)過程中，為實現(xiàn)以多樣的視角和在職能范圍內積極有效地溝通和成果，應建立完善的信息管理體系。

（4）輪胎接地印痕形狀的變化會對轉向、操控、舒適、噪聲、水漂等性能產(chǎn)生影響，因此輪胎開發(fā)離不開接地印痕的研究。

（5）輪胎行業(yè)每年在新材料和設計研發(fā)上投入大量的精力和資源，就是為了降低滾動阻力，以滿足不斷提高的法規(guī)和性能要求。在實際使用中應注意，只有當輪胎保持合適的充氣壓力時，所有降低滾動阻力的措施才有意義。

（6）車廠對輪胎的舒適性要求越來越高。無論是運動型還是豪華型車輛，駕乘舒適性都會受到輪胎的影響，因此，需要輪胎與車輛相匹配才能達到最佳的舒適性。通過輪胎主觀主價與客觀評價相結合的方法可以提高評價結果的準確性。