轮胎磨损对车内噪声影响的分析

2023-10-08钱锦年李启辉陈高琪

轮胎工业 2023年9期

钱锦年，李启辉，阳胜，陈高琪，朱媛，吕剑

（中策橡胶集团股份有限公司，浙江杭州 310018）

随着人们对汽车舒适性要求的提高，各大车辆企业更加关注这方面的设计研发，而车内噪声更是舒适性评价的重要指标之一，当车速在80 km·h-1以下时，轮胎噪声即成为车内噪声的主要部分[1-2]。目前各大车辆企业在进行轮胎评价时，对于车内噪声主要关注频率在200 Hz以下的轰鸣噪声[3]、200～250 Hz的空腔噪声[4]以及500 Hz以上的花纹噪声[5-8]。轮胎在行驶过程中会有磨损，磨损后的轮胎性能会发生变化[9]，但目前关于轮胎磨损后在噪声性能方面的研究也只停留在室内试验[10]，且未涉及到具体频段的噪声研究。因此，对车辆和轮胎企业来说，研究胎面花纹磨损到一定程度后轮胎的噪声特性，并分析其对车内噪声的影响规律是非常重要且有实际意义的。

本工作选用目前市场上常见的4家品牌轮胎，打磨至中度磨损程度，研究轮胎胎面磨损对车内噪声的影响。

1 测试轮胎

1.1 轮胎选型

选用打磨前和打磨后（模拟中度磨损剩余花纹深度约为4 mm）的轮胎进行测试。花纹沟槽深度作为衡量轮胎磨损量的指标，花纹沟槽深度越小表明轮胎磨损越严重。同时，为了验证轮胎磨损后对车内噪声影响的一致性，选用4家不同品牌（A—D）同规格（205/55 R16）的轮胎进行同向对比，各品牌打磨前后各备1组（4条）轮胎。

1.2 轮胎打磨

委托第三方检测机构进行轮胎打磨。具体打磨工序如下：首先将轮胎沿周向8等分后安装在打磨设备上（标有生产日期一侧在左面）；其次在等分的各个位置上沿轮胎胎面自左向右取4个点记录轮胎的花纹沟深度；最后将轮胎充气至试验充气压力220 kPa，扫描轮胎轮廓，拟合出目标曲线后开始打磨，应确保打磨后轮胎胎面的光洁度和磨损均匀，不能有异常损伤。轮胎打磨前后轮廓对比如图1所示，打磨前后轮胎如图2所示。

图1 轮胎打磨前后轮廓对比

2 车内噪声测试

2.1 试验工况和测点位置

结合GB/T 18697—2002和大多数车辆企业车内噪声的测试方法，确定采用粗糙路面（速度60 km·h-1）和光滑路面（速度80 km·h-1）进行匀速测试，车内声学麦克风布置在驾驶员右耳（DRE）和右后座乘客右耳（RRR）位置，如图3所示。

2.2 试验数据采集

测试场地选择第三方专业测试场中的噪声、振动与声振粗糙度路面（见图4），采用LMS振动噪声测试系统，设置为稳态采集10 s，每秒采集10次，采样频率为20 480 Hz，选择A计权，数据取均方根值，同时监控DRE和RRR位置的时域信号。所测车辆在测试前油量需在70%以上、车内无异响，测试时空调处于内循环且关闭状态。

图4 光滑大颗粒沥青路面（左）和粗糙大颗粒沥青路面（右）

3 车内噪声数据分析

车内噪声评价以总声压级（20～2 500 Hz）、轰鸣噪声（20～200 Hz）、空腔噪声（200～250 Hz）和花纹噪声（500～2 500 Hz）为主。

4个品牌轮胎粗糙路面和光滑路面DRE和RRR位置车内噪声数据如表1所示（New代表新轮胎即打磨前轮胎，Worn代表打磨后轮胎，下同）。

表1 粗糙路面和光滑路面车内噪声数据 dB（A）

根据表1数据分析如下。

（1）粗糙路面。打磨后4个品牌轮胎DRE和RRR位置车内噪声总声压级、轮胎空腔噪声和花纹噪声几乎都增大；各品牌轮胎轰鸣噪声变化有差异，且DRE和RRR位置噪声也不完全相同，DRE位置A品牌轮胎噪声增大，B和C品牌轮胎均有不同程度的减小，D品牌轮胎不变，RRR位置A和D品牌轮胎噪声增大，B和C品牌轮胎均有不同程度的减小。

（2）光滑路面。打磨后4个品牌DRE位置车内噪声总声压级和轰鸣噪声都变化不大；空腔噪声A，B和C品牌轮胎变化不大，D品牌轮胎减小；花纹噪声A和B品牌轮胎变化不大，C和D品牌轮胎均有不同程度的增大。RRR位置车内噪声总声压级和轰鸣噪声都有不同程度的减小；空腔噪声A，B和C品牌轮胎相差不大，D品牌轮胎减小；花纹噪声A和B品牌轮胎均有不同程度的减小，C和D品牌轮胎均有不同程度的增大。

4个品牌轮胎粗糙路面和光滑路面DRE和RRR位置自功率频谱分别如图5和6所示。