降低商用车轮胎滚动阻力的先进技术和研究现状



降低商用车轮胎滚动阻力的先进技术和研究现状

介绍了基于轮胎滚动阻力预测模型的发展，分析了这些模型的优缺点，并对模型进行了改进。轮胎作为汽车重要的安全部件，对汽车动力学具有很大影响，其不仅影响汽车的制动性能、行驶噪声，而且对汽车的燃油消耗特性产生影响。弹性迟滞阻力和风扇效应阻力、轮胎对地面的局部滑移力、轮胎摩擦噪声等构成了轮胎滚动阻力，其中弹性迟滞阻力约占90%～95%。国际标准ISO 18.164将滚动阻力的大小定义为车辆行驶单位距离的能量消耗。SAE J1269标准则定义滚动阻力为轮胎接地面切线方向上的合力。轮胎滚动阻力降低10%，对商用车而言，燃油消耗减少1.5%～3%；对乘用车而言，燃油消耗减少约为0.5%～1.5%。商用车轮胎由19个部分组成，若能测得轮胎每部分对滚动阻力的影响，则可对轮胎进行优化，从而尽可能降低滚动阻力、减少燃油消耗。

介绍了两种确定轮胎滚动阻力的数值分析方法：Gillespie模型、Rhyne-Cron模型。Gillespie模型包含了滚动阻力的3种不同精度计算式，并需要轮胎气压、速度和轮胎垂向负荷作为输入参数。Rhyne-Cron模型则是针对乘用车轮胎，根据轮胎接地面的挤压和剪切情况计算滚动阻力。这两种方法虽不需要制造实体轮胎模型，但仍不能反映出轮胎各部分对滚动阻力的影响。

给出了一种估算轮胎滚动阻力的新模型，该模型结合有限元分析方法和粘弹性理论，可计算出轮胎各部分对滚动阻力的影响。通过商业化软件Abaqus建立295/80R22.5商用车轮胎有限元模型，利用倍耐力开发的后处理软件和Maxwell-Wiechert粘弹性模型，得出了295/80R22.5商用车轮胎各部分对滚动阻力的影响以及特定条件下的滚动阻力，所得到的结果与实体试验所得到的结果一致，证明了所建模型的正确性。

利用该新模型可以节省轮胎研发过程中的大量时间和费用，且可以判断哪些参数有利于改善轮胎特性，对改进轮胎设计具有重要的参考价值。

Marcos R. Gali et al. SAE 2014-36-0016.

编译：王祥