輪胎磨損對車內噪聲影響的分析

錢錦年，李啟輝，陽 勝，陳高琪，朱 媛，呂 劍

（中策橡膠集團股份有限公司，浙江 杭州 310018）

隨著人們對汽車舒適性要求的提高，各大車輛企業更加關注這方面的設計研發，而車內噪聲更是舒適性評價的重要指標之一，當車速在80 km·h-1以下時，輪胎噪聲即成為車內噪聲的主要部分[1-2]。目前各大車輛企業在進行輪胎評價時，對于車內噪聲主要關注頻率在200 Hz以下的轟鳴噪聲[3]、200～250 Hz的空腔噪聲[4]以及500 Hz以上的花紋噪聲[5-8]。輪胎在行駛過程中會有磨損，磨損后的輪胎性能會發生變化[9]，但目前關于輪胎磨損后在噪聲性能方面的研究也只停留在室內試驗[10]，且未涉及到具體頻段的噪聲研究。因此，對車輛和輪胎企業來說，研究胎面花紋磨損到一定程度后輪胎的噪聲特性，并分析其對車內噪聲的影響規律是非常重要且有實際意義的。

本工作選用目前市場上常見的4家品牌輪胎，打磨至中度磨損程度，研究輪胎胎面磨損對車內噪聲的影響。

1 測試輪胎

1.1 輪胎選型

選用打磨前和打磨后（模擬中度磨損剩余花紋深度約為4 mm）的輪胎進行測試。花紋溝槽深度作為衡量輪胎磨損量的指標，花紋溝槽深度越小表明輪胎磨損越嚴重。同時，為了驗證輪胎磨損后對車內噪聲影響的一致性，選用4家不同品牌（A—D）同規格（205/55 R16）的輪胎進行同向對比，各品牌打磨前后各備1組（4條）輪胎。

1.2 輪胎打磨

委托第三方檢測機構進行輪胎打磨。具體打磨工序如下：首先將輪胎沿周向8等分后安裝在打磨設備上（標有生產日期一側在左面）；其次在等分的各個位置上沿輪胎胎面自左向右取4個點記錄輪胎的花紋溝深度；最后將輪胎充氣至試驗充氣壓力220 kPa，掃描輪胎輪廓，擬合出目標曲線后開始打磨，應確保打磨后輪胎胎面的光潔度和磨損均勻，不能有異常損傷。輪胎打磨前后輪廓對比如圖1所示，打磨前后輪胎如圖2所示。

圖1 輪胎打磨前后輪廓對比

2 車內噪聲測試

2.1 試驗工況和測點位置

結合GB/T 18697—2002和大多數車輛企業車內噪聲的測試方法，確定采用粗糙路面（速度60 km·h-1）和光滑路面（速度80 km·h-1）進行勻速測試，車內聲學麥克風布置在駕駛員右耳（DRE）和右后座乘客右耳（RRR）位置，如圖3所示。

2.2 試驗數據采集

測試場地選擇第三方專業測試場中的噪聲、振動與聲振粗糙度路面（見圖4），采用LMS振動噪聲測試系統，設置為穩態采集10 s，每秒采集10次，采樣頻率為20 480 Hz，選擇A計權，數據取均方根值，同時監控DRE和RRR位置的時域信號。所測車輛在測試前油量需在70%以上、車內無異響，測試時空調處于內循環且關閉狀態。

圖4 光滑大顆粒瀝青路面（左）和粗糙大顆粒瀝青路面（右）

3 車內噪聲數據分析

車內噪聲評價以總聲壓級（20～2 500 Hz）、轟鳴噪聲（20～200 Hz）、空腔噪聲（200～250 Hz）和花紋噪聲（500～2 500 Hz）為主。

4個品牌輪胎粗糙路面和光滑路面DRE和RRR位置車內噪聲數據如表1所示（New代表新輪胎即打磨前輪胎，Worn代表打磨后輪胎，下同）。

表1 粗糙路面和光滑路面車內噪聲數據 dB（A）

根據表1數據分析如下。

（1）粗糙路面。打磨后4個品牌輪胎DRE和RRR位置車內噪聲總聲壓級、輪胎空腔噪聲和花紋噪聲幾乎都增大；各品牌輪胎轟鳴噪聲變化有差異，且DRE和RRR位置噪聲也不完全相同，DRE位置A品牌輪胎噪聲增大，B和C品牌輪胎均有不同程度的減小，D品牌輪胎不變，RRR位置A和D品牌輪胎噪聲增大，B和C品牌輪胎均有不同程度的減小。

（2）光滑路面。打磨后4個品牌DRE位置車內噪聲總聲壓級和轟鳴噪聲都變化不大；空腔噪聲A，B和C品牌輪胎變化不大，D品牌輪胎減??；花紋噪聲A和B品牌輪胎變化不大，C和D品牌輪胎均有不同程度的增大。RRR位置車內噪聲總聲壓級和轟鳴噪聲都有不同程度的減??；空腔噪聲A，B和C品牌輪胎相差不大，D品牌輪胎減??；花紋噪聲A和B品牌輪胎均有不同程度的減小，C和D品牌輪胎均有不同程度的增大。

4個品牌輪胎粗糙路面和光滑路面DRE和RRR位置自功率頻譜分別如圖5和6所示。

圖5 粗糙路面DRE和RRR位置自功率頻譜

圖6 光滑路面DRE和RRR位置自功率頻譜

由圖5和6可知：輪胎的總聲壓級、轟鳴噪聲、空腔噪聲和花紋噪聲與頻率不呈線性關系；胎面磨損前后，輪胎的車內噪聲頻譜形式不變，噪聲特性未發生本質改變，但磨損后輪胎整體頻譜對應的數值較高。

4 結論

（1）同品牌輪胎磨損后DRE位置和RRR位置車內噪聲在粗糙路面變化趨勢基本一致，但在光滑路面變化趨勢不一致。

（2）不同品牌輪胎磨損后車內噪聲的變化趨勢不完全一致。

（3）輪胎的總聲壓級、轟鳴噪聲、空腔噪聲和花紋噪聲與頻率不呈線性關系。輪胎磨損后，頻譜形式不變，噪聲特性未發生本質改變但輪胎噪聲水平總體變差，尤其是在粗糙路面比較明顯。