輪胎磨損對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲影響的分析

錢(qián)錦年，李啟輝，陽(yáng) 勝，陳高琪，朱 媛，呂 劍

（中策橡膠集團(tuán)股份有限公司，浙江 杭州 310018）

隨著人們對(duì)汽車(chē)舒適性要求的提高，各大車(chē)輛企業(yè)更加關(guān)注這方面的設(shè)計(jì)研發(fā)，而車(chē)內(nèi)噪聲更是舒適性評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一，當(dāng)車(chē)速在80 km·h-1以下時(shí)，輪胎噪聲即成為車(chē)內(nèi)噪聲的主要部分[1-2]。目前各大車(chē)輛企業(yè)在進(jìn)行輪胎評(píng)價(jià)時(shí)，對(duì)于車(chē)內(nèi)噪聲主要關(guān)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(guò)程中會(huì)有磨損，磨損后的輪胎性能會(huì)發(fā)生變化[9]，但目前關(guān)于輪胎磨損后在噪聲性能方面的研究也只停留在室內(nèi)試驗(yàn)[10]，且未涉及到具體頻段的噪聲研究。因此，對(duì)車(chē)輛和輪胎企業(yè)來(lái)說(shuō)，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(duì)車(chē)內(nèi)噪聲的影響規(guī)律是非常重要且有實(shí)際意義的。

本工作選用目前市場(chǎng)上常見(jiàn)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(duì)車(chē)內(nèi)噪聲的影響。

1 測(cè)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(jìn)行測(cè)試。花紋溝槽深度作為衡量輪胎磨損量的指標(biāo)，花紋溝槽深度越小表明輪胎磨損越嚴(yán)重。同時(shí)，為了驗(yàn)證輪胎磨損后對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲影響的一致性，選用4家不同品牌（A—D）同規(guī)格（205/55 R16）的輪胎進(jìn)行同向?qū)Ρ龋髌放拼蚰デ昂蟾鱾?組（4條）輪胎。

1.2 輪胎打磨

委托第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)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(shè)備上（標(biāo)有生產(chǎn)日期一側(cè)在左面）；其次在等分的各個(gè)位置上沿輪胎胎面自左向右取4個(gè)點(diǎn)記錄輪胎的花紋溝深度；最后將輪胎充氣至試驗(yàn)充氣壓力220 kPa，掃描輪胎輪廓，擬合出目標(biāo)曲線后開(kāi)始打磨，應(yīng)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(duì)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(duì)比

2 車(chē)內(nèi)噪聲測(cè)試

2.1 試驗(yàn)工況和測(cè)點(diǎn)位置

結(jié)合GB/T 18697—2002和大多數(shù)車(chē)輛企業(yè)車(chē)內(nèi)噪聲的測(cè)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(jìn)行勻速測(cè)試，車(chē)內(nèi)聲學(xué)麥克風(fēng)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(yàn)數(shù)據(jù)采集

測(cè)試場(chǎng)地選擇第三方專(zhuān)業(yè)測(cè)試場(chǎng)中的噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度路面（見(jiàn)圖4），采用LMS振動(dòng)噪聲測(cè)試系統(tǒng)，設(shè)置為穩(wěn)態(tài)采集10 s，每秒采集10次，采樣頻率為20 480 Hz，選擇A計(jì)權(quán)，數(shù)據(jù)取均方根值，同時(shí)監(jiān)控DRE和RRR位置的時(shí)域信號(hào)。所測(cè)車(chē)輛在測(cè)試前油量需在70%以上、車(chē)內(nèi)無(wú)異響，測(cè)試時(shí)空調(diào)處于內(nèi)循環(huán)且關(guān)閉狀態(tài)。

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(chē)內(nèi)噪聲數(shù)據(jù)分析

車(chē)內(nèi)噪聲評(píng)價(jià)以總聲壓級(jí)（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(gè)品牌輪胎粗糙路面和光滑路面DRE和RRR位置車(chē)內(nèi)噪聲數(shù)據(jù)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(chē)內(nèi)噪聲數(shù)據(jù) dB（A）

根據(jù)表1數(shù)據(jù)分析如下。

（1）粗糙路面。打磨后4個(gè)品牌輪胎DRE和RRR位置車(chē)內(nèi)噪聲總聲壓級(jí)、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(gè)品牌DRE位置車(chē)內(nèi)噪聲總聲壓級(jí)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品牌輪胎減小；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(chē)內(nèi)噪聲總聲壓級(jí)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?。换y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(gè)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(jí)、轟鳴噪聲、空腔噪聲和花紋噪聲與頻率不呈線性關(guān)系；胎面磨損前后，輪胎的車(chē)內(nèi)噪聲頻譜形式不變，噪聲特性未發(fā)生本質(zhì)改變，但磨損后輪胎整體頻譜對(duì)應(yīng)的數(shù)值較高。

4 結(jié)論

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

（2）不同品牌輪胎磨損后車(chē)內(nèi)噪聲的變化趨勢(shì)不完全一致。

（3）輪胎的總聲壓級(jí)、轟鳴噪聲、空腔噪聲和花紋噪聲與頻率不呈線性關(guān)系。輪胎磨損后，頻譜形式不變，噪聲特性未發(fā)生本質(zhì)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。