轎車子午線輪胎NVH性能影響因素的研究

鄭 璐，官聲欣

（萬力輪胎股份有限公司，廣東 廣州 510940）

在汽車行業，噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）是衡量汽車制造質量的一個綜合性指標，其帶給汽車用戶的感受是很直接和表面的。汽車NVH問題根據產生的來源可分為發動機NVH、車身NVH和底盤NVH，其中底盤的噪聲和振動與其結構有較大關聯性。在解決NVH方面的問題時，整車廠若從整車結構進行調整，則需要較大投入，難度較大，因此從輪胎NVH性能方面入手更為簡便[1-3]。

影響輪胎NVH性能的因素較多，本工作主要研究胎面花紋、輪胎結構和充氣壓力對輪胎NVH性能的影響。

1 胎面花紋

胎面花紋對輪胎NVH性能的影響主要體現在胎面花紋結構上，如花紋塊的大小、排列、花紋深度、花紋接地面積等。胎面花紋表現出來的噪聲直接影響輪胎NVH性能。

（1）花紋塊的排列。花紋塊的排列對輪胎胎面剛性和接地面應力有很大影響，進而影響花紋噪聲。通過花紋噪聲仿真分析，得到花紋塊有規律排列和隨機排列的頻譜峰值和花紋塊優化排列和優化錯位排列的頻譜峰值，分別如圖1和2所示。由圖2可見，花紋塊優化錯位排列可減小輪胎噪聲聲壓級（振幅）。

圖1 花紋塊有規律排列和隨機排列的輪胎噪聲聲壓級（振幅）頻譜

圖2 花紋塊優化排列和優化錯位排列的輪胎噪聲聲壓級（振幅）頻譜

（2）花紋結構。通過優化胎面花紋結構可以降低輪胎噪聲。花紋設計應盡量減小噪聲的總體幅值，同時使噪聲能量分布在盡可能寬的頻率范圍內，避免在較窄的頻率范圍內出現峰值。可以利用多種方法實現輪胎降噪：優化花紋塊（槽）、優化花紋錯位以及選擇花紋的最優節距等。

2 輪胎結構

輪胎胎體結構、骨架材料、胎面硬度、三角膠高度以及各個部件的接頭位置等對輪胎NVH性能均會產生影響。

輪胎胎體結構中各個部件的接頭分布會影響輪胎整體振動模態，通過實車測試分析，得到正常接頭分布和優化接頭分布的輪胎模態振動值，分別如圖3和4所示。根據實車測試結果可知，優化接頭分布可以提高輪胎均勻性，本試驗輪胎的諧波分量和上下方向的振動得到明顯改善，NVH性能提高。

圖3 正常接頭分布的輪胎模態振動分析

圖4 優化接頭分布的輪胎模態振動分析

3 充氣壓力

輪胎的充氣壓力直接影響胎體剛性，型腔內的空氣密度會影響輪胎整體模態。通過實車測試分析，在同等條件下較低充氣壓力輪胎的噪聲較小。車速為60 km·h-1時，輪胎充氣壓力分別為250和270 kPa時駕駛員右耳噪聲測試結果如圖5所示，測試車輛為本田凌派，輪胎規格為215/50R17 H220，路況為粗粒路。

由圖5可知，在60 km·h-1車速、粗粒路面工況下，低充氣壓力時輪胎的噪聲峰值略小。

圖5 車速為60 km·h-1時不同輪胎充氣壓力下駕駛員右耳噪聲測試結果

4 結論

（1）優化錯位排列的胎面花紋塊可以減小花紋噪聲。

（2）優化接頭分布的輪胎結構可以提高輪胎的均勻性和NVH性能。

（3）在車速和路況相同的情況下，輪胎的充氣壓力越小，其噪聲越小，NVH性能越好。