汽车制动轮胎啸叫问题改善研究

摘 要：汽车轮胎噪声是指车辆在行驶过程中，轮胎与地面摩擦产生的声音。轮胎噪声是车辆噪声的主要来源之一，对驾驶员和乘客的舒适性和安静造成很大影响[1]。为解决某纯电SUV车型在正常行驶制动过程中轮胎出现的啸叫问题，采用了客观测试复现的排查方法，通过NVH设备进行数据采集，确认异常噪声发生的工况、频率、声压级等信息，锁定轮胎啸叫的主要影响因素，找到制动啸叫问题的改善方向。结合项目应用的实际情况制定合理的优化措施，可以调整胎面材料和优化胎面花纹来降低轮胎噪声。这些解决啸叫问题的方法和思路，为后续项目开发时避免这些问题或解决同类型问题提供指导和参考[2]。

关键词：汽车制动 轮胎黏滑噪声 胎面花纹

0 引言

在现代社会中，随着车辆数量的不断增加，汽车轮胎噪声已成为城市和高速公路上主要的环境噪声之一。汽车轮胎噪声是指车辆在行驶过程中，轮胎与地面摩擦所产生的噪音。这种噪声不仅会影响城市居民的生活质量和健康，也给高速公路沿线的环境造成严重污染[3]。因此，减少汽车轮胎噪声已成为环保和交通管理的重要课题。本文将介绍汽车轮胎噪声的产生原理、影响因素以及减少轮胎噪声的方法，希望能为相关领域的研究和实践提供一些有益的参考[4]。

1 问题现象描述

当某品牌汽车在光滑沥青路面上进行制动时，车上装载19寸轮胎出现啸叫噪声。具体工况为：轮胎胎压230kpa，车速约50Km/h 制动，ABS未介入。同一辆车搭载18寸轮胎同样存在啸叫现象。

2 问题复现

测试条件：同等条件下，同一辆车，路况一致；

测试工况：以70km/h、80km/h不同车速制动减速至20km/h，对同一款车不同尺寸规格轮胎进行验证；验证结果如下表1。

验证结果显示，无论正常制动还是深踩制动，啸叫噪声均有可能出现，且啸叫噪声发生频段相对固定，18寸轮胎为650-690Hz，19寸轮胎为680-750Hz，均属于高频震动噪声。（表2）

3 要因验证

3.1 附着系数

盐城试验场已磨损轮胎（表3）没有出现此问题；

盐城轮胎与轮胎啸叫问题对比验证总结如下：

1、测试条件：同等条件下，同一辆车， 路况一致；

2、盐城轮胎较杭州轮胎花纹深度磨损约3mm；

3、杭州轮胎出现啸叫问题。

结论：胎面花纹磨损后附着系数和花纹块刚性发生变化，不易发生啸叫问题。

3.2 胎压验证

1、290kpa下轮胎接地印痕面积更小，摩擦力越小；

2、同时，随着制动过程的发生，花纹块产生形变，290kpa 由于所能提供的摩擦力更低，导致所能提供的摩擦力极限就更低，从而导致轮胎达到黏滑极限时的形变小，黏滑噪声更低。（表4）

3.3 速度&减速度

结论：速度越高、减速度越大的情况下，出发频率越高，噪声分贝值越高。（分贝值因素影响较多，需要后续大量样本进行验证）。

4 机理分析

4.1 轮胎黏滑噪声

汽车是通过轮胎与路面相互力的作用而行驶的，路面激励也是通过轮胎的传递而使汽车产生振动和噪声的（图1）。轮胎花纹块振动机理包括两种情况：滑移（stick-slip）和黏着（stick-snap）[5]。经查阅文献，此高频震动噪声为轮胎黏滑噪声，胎面花纹是轮胎黏滑噪声的主要影响因素，在制动过程中，胎面花纹块受到剪切力而引起形变，当剪切力突破摩擦极限时，轮胎便与地面产生滑移。剪切力引发花纹块的形变，在滚动过程中，花纹块近似转变为自由状态，由于形变导致了高频振动，由此引发黏滑噪声[6]。

4.2 结果分析

19inch对比18inch黏滑噪声频率更高，19inch整体胎面刚性要更大（表5）。

轮胎黏滑噪声主要影响因素：

1、胎面花纹块刚性；

2、附着系数（与胎面配方，接触路面附着系数…）；

3、胎面花纹形式。

相关资料表明，轮胎黏滑噪声与上述因素有关，且黏滑噪声频率固定。

5 方案实施

5.1 优化方案

针对黏滑噪声提出改善方案和具体措施：

方案一：现有花纹调整；具体措施：需要进一步验证花纹对于黏滑噪声的贡献，内部进行分析对比后确认花纹改善方向并重新设计开发模具。

方案二：调整胎面配方；具体措施：采用相对低抓地力及高抓地的配方来验证轮胎附着系数对于轮胎黏滑噪声的影响。

5.2 验证效果

1、轮胎花纹验证；

2、测试条件 ：同一辆车在相同沥青路面上 ；

3、测试结论：同配方、同规格下，不同花纹对制动啸叫影响较小，具体数据如图2、表6。

5.3 配方验证

1、客观数据：ALC-改善方案噪声表现整体优于其他方案；

2、主观感受：通过车内噪声对比，整体差距不明显（表7）。

5.4 其他性能验证

见图3。

结论：综合主客观测试结果，改善方案较原方案平顺性有所提升，操控及舒适性有所下降。经讨论，按照改善方案推进后续验证工作。

6 总结

轮胎噪声的产生主要与轮胎的材质、胎面花纹、胎压、车速等因素有关。一般来说，胎面花纹越深，轮胎与地面摩擦产生的噪音就越大；而胎压不足或过高也会导致轮胎与地面摩擦增加，产生更大的噪音[7]。本文从轮胎制动产生啸叫问题出发，通过优化胎面花纹设计和调整胎面材料，汽车轮胎可以在一定程度上有效降低噪声，从而提高车辆的静音性能和乘坐舒适性。这对于城市居民的生活质量和高速公路沿线的环境都有积极的影响。

参考文献：

[1]侯京斌，王婷婷.胎面花纹设计对轮胎噪声的影响[J].橡胶科技，2020（7）.

[2]高煜，张斌.“移频降噪”在车内低频轮胎噪声改善中的应用[J].汽车实用技术，2020（19）.

[3]殷崇信.某乘用车轮胎系统NVH性能仿真与试验研究[J].轻型汽车技术，2015（9-10）.

[4]李畅，闫彬，赵炳强.汽车轮胎噪声研究[J].汽车实用技术2009，177：322-324.

[5]花纹结构对载重轮胎噪声辐射的影响规律研究[J].汽车工程，2020，42：7.

[6]轮胎振动与噪声试验和理论研究[J].NOISE-CON2019.

[7]卢磊.轮胎花纹对轮胎噪声影响的研究[D].长春：吉林大学，2017.