淺析輪胎均勻性及其影響

賈永輝，周智鋒，司超群

（1.上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007；2.柳州孔輝汽車科技有限公司，廣西柳州545007）

淺析輪胎均勻性及其影響

賈永輝1，周智鋒2，司超群1

（1.上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007；2.柳州孔輝汽車科技有限公司，廣西柳州545007）

針對(duì)近年來汽車振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理，輪胎均勻性影響越來越大，根據(jù)自身工作經(jīng)驗(yàn)及輪胎生產(chǎn)體系，淺析其影響輪胎均勻性的因素。

輪胎；均勻性；振動(dòng)；因素

隨著我國道路狀況的不斷完善，尤其是高等級(jí)公路的快速發(fā)展，汽車振動(dòng)因路面的影響因素越來越不重要，對(duì)整車的舒適性、安全性以及操縱穩(wěn)定性的影響因素已逐漸越來越多地轉(zhuǎn)移到了車輪輪胎上面。比如某車型已經(jīng)在市場(chǎng)上銷售了很多年了，但是一直沒有客戶或者很少有客戶提出方向盤抖動(dòng)問題，而最近幾年方向盤抖動(dòng)問題卻變得越來越明顯。這主要是因?yàn)槲覈┠旮叩燃?jí)公路的快速發(fā)展，對(duì)車輪輪胎的均勻性要求越來越高的結(jié)果。本文結(jié)合子午線輪胎結(jié)構(gòu)示意圖（見圖1）介紹一下輪胎的均勻性。

圖1　子午線輪胎結(jié)構(gòu)示意圖

1　輪胎無法做到絕對(duì)的均勻

輪胎均勻性是指在靜態(tài)或動(dòng)態(tài)條件下，輪胎圓周特性通定不變的性能。從圖1可以看出，輪胎不同的部位具有不同的功能，這就決定了不同的部位需要不同的材料，因此輪胎無法象鑄造件一樣一次澆注完成；輪胎不同的部位需要用不同的設(shè)備采用不同的加工工藝加工，然后根據(jù)不同的工藝要求將這些不同的部位逐步地組合在一起，最后經(jīng)過各項(xiàng)檢測(cè)后方可出廠。由于各步操作工藝都存在工藝誤差，所以制造子午胎的工藝規(guī)程的公差范圍只能要求很小，為了滿足工藝的嚴(yán)格要求，制造工藝都采用自動(dòng)化技術(shù)來解決人工的因素，因此輪胎無法做到絕對(duì)的均勻。引起輪胎不均勻的因素有：簾布接頭；鋼絲或纖維壓延厚度不均；硫化不均；帶束層貼不正；胎面和胎側(cè)壓出不均等。生產(chǎn)造成的輪胎不均勻主要表現(xiàn)在以幾方面：（1）尺寸不均勻性；（2）低速不均勻性；（3）高速不均勻性。

2　輪胎均勻性的評(píng)價(jià)指標(biāo)

子午線輪胎的操作要求很嚴(yán)格，很小的變化都會(huì)影響其徑向力變量，而使汽車在行駛中發(fā)生振動(dòng)。另外，帶束層貼不正會(huì)影響汽車行駛并發(fā)生擺動(dòng)。這些不均勻性主要是因?yàn)楣に嚥僮饕鸬模試鴥?nèi)外輪胎廠（特別是轎車子午線輪胎廠），在生產(chǎn)線的末尾要用均勻性試驗(yàn)機(jī)來檢驗(yàn)子午線輪胎的均勻度。每個(gè)輪胎廠都有自己的檢驗(yàn)指標(biāo)，均勻性試驗(yàn)方法目前已有規(guī)范，但一般情況下都是根據(jù)整車廠家的要求，而整車廠家指定這些指標(biāo)主要是根據(jù)車輛的設(shè)計(jì)最高速度，速度越高，對(duì)均勻性的標(biāo)準(zhǔn)也就越高，提供合理的均勻性指標(biāo)也需要整車廠家根據(jù)自己的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)積累。

表征均勻性的指標(biāo)有：

（1）徑向力偏差（RFV）；

（2）側(cè)向力偏差（LFV）：是指受載輪胎在固定負(fù)荷半徑和恒定速度下，每轉(zhuǎn)一周自身反復(fù)出現(xiàn)的側(cè)向力的波動(dòng)值。

（3）側(cè)向力偏移（LFD）：是指直行自由滾動(dòng)的受載輪胎在固定負(fù)荷半徑和恒定速度下，每轉(zhuǎn)一周側(cè)向力的平均值。

（4）錐度效應(yīng)（CON）：是指不因輪胎旋轉(zhuǎn)方向改變而改變符號(hào)的側(cè)向力偏移。

（5）CON=0.5（LFD1+LFD2）

注：LFD正轉(zhuǎn)時(shí)記為L(zhǎng)FD1，反轉(zhuǎn)時(shí)記為L(zhǎng)FD2，下同。

（6）角度效應(yīng)（PLY）：是指隨著輪胎旋轉(zhuǎn)方向改變而改變符號(hào)的側(cè)向力偏移。

PLY=0.5（LFD1-LFD2）

（7）縱向力波動(dòng)TFV：是指受載輪胎在固定負(fù)荷半徑和恒定速度下，每轉(zhuǎn)一周自身反復(fù)出現(xiàn)的縱向力的波動(dòng)值。

（8）徑向偏差（RRO）：主要表征輪胎半徑不均和負(fù)荷下滾動(dòng)半徑不均。

（9）側(cè)向偏差（LRO）：主要表征兩邊胎肩半徑不均及胎側(cè)厚度不均。

3　輪胎均勻性對(duì)整車性能的影響

3.1徑向力偏差

徑向力偏差在低速時(shí)對(duì)車輛的影響不明顯，基本可以忽略，但是在高速時(shí)（一般100 km/h以上）對(duì)車輛的影響就會(huì)凸現(xiàn)出來。有時(shí)雖然僅有幾克的差異，但是當(dāng)速度達(dá)到一定臨界點(diǎn)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)方向盤抖動(dòng)，這樣就會(huì)引起駕駛員的疲勞及乘坐舒適性，甚至?xí)l(fā)出噪音及加快懸掛零部件的損壞。

徑向力偏差通過傅里葉可轉(zhuǎn)換為一階或高階諧波，根據(jù)不同廠家要求可取不同的階數(shù)值要求。

3.2側(cè)向力偏差

側(cè)向力偏差一般是由帶束層貼不正，胎圈簾布兩面高低不均、胎側(cè)兩邊厚度不均及簾線密度不均等造成的。如果側(cè)向力偏差超過標(biāo)準(zhǔn)值就會(huì)造成車輛無法直線行駛，出現(xiàn)車輪左右搖擺，影響車輛的操縱穩(wěn)定性及行駛安全性差，甚至?xí)霈F(xiàn)輪胎偏磨現(xiàn)象。

側(cè)向力偏差通過傅里葉可轉(zhuǎn)換為一階或高階諧波，根據(jù)不同廠家要求可取不同的階數(shù)值要求。

3.3錐度效應(yīng)

錐度效應(yīng)一般是由帶束層貼不正、帶束層兩邊端部下墊膠厚度不均及兩邊胎面肩部厚度不均等因素造成的。由于輪胎兩側(cè)不均，所以輪胎在滾動(dòng)的時(shí)候就像一個(gè)滾動(dòng)的錐體，通常用錐度力來表征輪胎的錐度效應(yīng)。錐度效應(yīng)對(duì)車輛的影響與輪胎側(cè)向力偏差相似，如果控制不當(dāng)容易造成車輛跑偏等現(xiàn)象。消除輪胎錐度效應(yīng)對(duì)車輛不利的影響的有效方式有：

（1）對(duì)輪胎進(jìn)行錐度力分級(jí)管理；

（2）裝配時(shí)要求同一臺(tái)車或同一軸必須裝配同一規(guī)格、同一廠家、同一級(jí)別的輪胎，且要求同一軸輪胎錐度力方向相反。

3.4角度效應(yīng)

角度效應(yīng)主要是反映帶束層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題，如帶束層的排列、帶束層簾線的密度、帶束層彎曲時(shí)的不平剪切力及帶束層厚度不均等。輪胎的角度效應(yīng)對(duì)車輛的操縱穩(wěn)定性影響同輪胎的錐度效應(yīng)相近。

3.5縱向力偏差

輪胎縱向力偏差更多的反映在高速（100 km/h或以上）方面的輪胎縱向方向的力的波動(dòng)，主要是由于輪胎固有頻率引起的波動(dòng)。由于技術(shù)、成本、效率等因素的影響，目前該項(xiàng)目在國內(nèi)還處于初期研究階段。

3.6徑向偏差

徑向偏差是由于輪胎在硫化過程中，由于模具、膠料收縮等因素引起的胎面圓周尺寸的徑向波動(dòng)。徑向偏差影響輪胎的圓度，如果偏差過大會(huì)引起車輪行駛的平順性。

3.7側(cè)向偏差

側(cè)向偏差是由于輪胎在硫化過程中，由于模具、膠料收縮等因素引起的胎肩圓周尺寸的軸向波動(dòng)。側(cè)向偏差過大會(huì)引起胎側(cè)凹凸不平，影響美觀。

4　輪胎均勻性的試驗(yàn)方法

為了保證輪胎良好的性能，各輪胎生產(chǎn)廠家都要在生產(chǎn)線上裝配輪胎均勻性試驗(yàn)機(jī)，對(duì)每條輪胎進(jìn)行均勻性檢驗(yàn)。檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)整車廠的要求由輪胎生產(chǎn)廠家自己制定指標(biāo)進(jìn)行控制。輪胎均勻性試驗(yàn)采用的標(biāo)準(zhǔn)輪輞技術(shù)要求異常嚴(yán)格。輪輞一般分上下兩部分，其密封性和均勻性要求非常高。試驗(yàn)時(shí)，根據(jù)輪胎的規(guī)格選用相應(yīng)的輪輞。

試驗(yàn)前輪胎必須保持干凈，胎面上如有灰塵就會(huì)影響輪胎的均勻性。檢驗(yàn)輪胎由運(yùn)送輪胎的滾道把輪胎裝在下半部分的輪輞上，再把上半部分的輪輞壓在輪胎上。必要時(shí)可在胎圈處噴上硅油潤(rùn)滑劑，然后充入比標(biāo)準(zhǔn)氣壓壓力高的氣壓，使胎圈和輪輞能夠貼合緊密，并保持密封，再調(diào)整氣壓到標(biāo)準(zhǔn)值。

對(duì)輪胎施加負(fù)荷的方法，通過調(diào)整試驗(yàn)輪使壓在輪胎上的負(fù)荷達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值；輪胎為主動(dòng)旋轉(zhuǎn)，而試驗(yàn)轉(zhuǎn)鼓為從動(dòng)輪（如圖2所示）。

圖2　力參照軸系統(tǒng)

開始試驗(yàn)時(shí)，使試驗(yàn)機(jī)主軸保持60 r/min的速度旋轉(zhuǎn)，移動(dòng)試驗(yàn)轉(zhuǎn)鼓使其靠上輪胎，直至達(dá)到規(guī)定的負(fù)荷，保持主軸與轉(zhuǎn)鼓軸的距離恒定不變，使主軸順時(shí)針方向和逆時(shí)針方向各旋轉(zhuǎn)兩周以上，測(cè)量并記錄如下數(shù)據(jù)：

徑向力偏差RFV1、側(cè)向力偏差LFV1、側(cè)向力偏移LFD1、徑向力偏差RFV2、側(cè)向力偏差LFV2、側(cè)向力偏移LFD2、錐度效應(yīng)CON、角度效應(yīng)PLY、徑向偏差RRO、側(cè)向偏差LRO.

最后，將試驗(yàn)轉(zhuǎn)鼓移離輪胎，使輪胎放氣，并將輪胎從輪輞上卸下。

5　結(jié)束語

輪胎的均勻性直接影響著車型行駛的操控性、舒適性和安全性，尤其是高速車型，對(duì)輪胎的均勻性要求會(huì)更高。目前國內(nèi)外輪胎和整車廠對(duì)輪胎低速均勻性和尺寸的均勻性方面，已經(jīng)形成完善的管理體系，但是國內(nèi)對(duì)輪胎高速均勻性方面研究、認(rèn)知，還處于開始就階段。

隨著我國道路狀況的不斷完善及高等級(jí)公路的快速發(fā)展，輪胎均勻性方面的知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)會(huì)不斷的得到積累和完善，從而使車輛的操縱性、安全性及舒適性得到不斷的提高，以更好地滿足用戶的需求。

Analysis of Tire Uniformity and its Influence

JIA Rong-hui1，ZHOU Zhi-feng2，SI Chao-qun1
（1.SAIC GM Wuling Automobile Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545007，China；2.KH Automotive Technologies（Liuzhou）Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545007，China）

For automobile vibration mechanism in recent years，a growing influence in tire uniformity.In this

tire；uniformity；vibration；factors

U463.34

B

1672-545X（2016）08-0170-03

2016-05-24

賈永輝（1978-），男，河南開封人，工程師，本科，研究方向：車輪和輪胎。

paper，according to their own work experience and tire production system，analyses the influencing factors of tire uniformity.