CN110018000A - 一种乘用车子午线轮胎转向性能检测方法 - Google Patents

一种乘用车子午线轮胎转向性能检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于轮胎转向性能检测技术领域，公开了一种乘用车子午线轮胎转向性能检测方法。该方法包括检测轮胎的横向刚性(A)、检测轮胎的扭转刚性(B)和检测轮胎的印痕面积(C)，通过所述横向刚性(A)、所述扭转刚性(B)和所述印痕面积(C)来计算轮胎的转向值(W)，并通过所述转向值评价乘用车子午线轮胎转向性能，其中，W＝A×0.2+B×0.2+C×0.6。本发明通过计算公式，可以简易准确的预测产品的转向性能，得到的轮胎转向性能与实际路试非常接近，转向值计算公式中的各个参数的检测方法简单易得，可以快速、低成本在室内完成转向性能的预测及多方案优选，节约成本和时间。

Description

一种乘用车子午线轮胎转向性能检测方法
技术领域
本发明轮胎转向性能检测方法，特别涉及一种乘用车子午线轮胎转向性能检测方法。
背景技术
随着我国经济社会的不断发展，乘用车发展迅速，作为汽车与路面接触的唯一部件，乘用车子午线轮胎也得到高速发展，轮胎在汽车中主要承担四项基本功能：承载负荷、缓冲路面冲击、提供启动加速/制动能力以及提供转向能力，其中乘用车子午线轮胎转向性能是轮胎操控性能的重要组成部分，与日常驾乘息息相关，如变道、转弯、回旋等均受转向性能影响，主要指标为转向稳定性及转向响应，良好的转向性能可有效提高驾驶的安全性。
目前测试转向性能最有效的方法是到将成品轮胎放到专门的测试场进行主观测试，但测试费用昂贵且时间较长，特别是针对多种方案优选，成本更高，无法作为日常、经济的测试手段；还有一种检测手段是借助室内刚性试验机，但检测结果与实际路试差异较大，有时甚至相反，严重影响产品开发进度。
发明内容
为了解决现有技术中的轮胎转向性能检测方法费用昂贵时间长、检测结果偏差大的技术问题，本发明提供了一种乘用车子午线轮胎转向性能检测方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种乘用车子午线轮胎转向性能检测方法，包括检测轮胎的横向刚性(A)、检测轮胎的扭转刚性(B)和检测轮胎的印痕面积(C)，通过所述横向刚性(A)、所述扭转刚性(B)和所述印痕面积(C)来计算轮胎的转向值(W)，并通过所述转向值评价乘用车子午线轮胎转向性能；其中，
W＝A×0.2+B×0.2+C×0.6，
在轮胎前进的过程中，胎面微元最初与路面接触时，仍保持其正向位置不变(即只有拉伸变形而没有侧向弯曲扭转变形)，此时胎面微元不能提供侧向力；但随着轮胎继续沿着车轮行驶方向前进，胎面微元仍停留在原先与路面接触的位置，于是相对于轮胎，就产生一个侧向变形；随着微元在接触区内往后移动，侧向力逐渐增大，直到某一点，微元所承受的侧向力超过路面所能提供的摩擦力，滑动开始出现，接触区内侧向力的分布大致如图1所示，图1中的MZ为回正力矩。
轮胎转向中的胎侧变形可以简化为弹簧模型(如图2所示)，则侧向力F＝KX，K表示轮胎本身刚性，X代表变形量(与侧偏角相关)，两者越大，侧向力越大；弹簧固定在墙面上的力可以表示轮胎转向过程中与路面的抓地力，固定力越大，弹簧所能承受的侧向力上限越大，轮胎转向性能越好。
因此，转向值越大代表转向力越大，其转向性能也越好；转向力受两方面影响，一方面为轮胎本身的刚性，可以用刚性试验机测出，主要看横向刚性和扭转刚性；另一方面为轮胎抓地力的大小，主要看印痕面积；这两方面相辅相成，仅看一方面并不准确，在优选方案时，只有两方面数据均好，才能确定转向性能更好。发明人通过长期的试验经验，创造性的发现，通过所述横向刚性(A)、所述扭转刚性(B)和所述印痕面积(C)来计算轮胎的转向值(W)，并用其评价乘用车子午线轮胎转向性能，通过该公式得到的转向值得到的轮胎转向性能与实际路试非常接近，因此，可以通过本发明提供的转向值测评乘用车子午线轮胎转向性能，而且公式中的各个参数的检测方法简单易得，可以快速、低成本在室内完成转向性能的预测及多方案优选，节约成本和时间。
作为优选，所述检测轮胎的横向刚性(A)步骤为：
如图3所示，对待试验轮胎径向加载100％的试验负荷，并保持，
2.1、在横向刚度试验中，轮胎横向位移Sr2为10mm时，检测轮胎作用于试验平台平行于y轴的力Fr2；
2.2、在横向刚度试验中，轮胎横向位移Sr1为5mm时，检测轮胎作用于试验平台平行于y轴的力Fr1；
2.3、根据横向刚度计算公式，计算轮胎在100％负荷下的横向刚度(A)，其中，
作为优选，所述检测轮胎的扭转刚性(B)的步骤为：
如图3所示，对待试验轮胎径向加载100％的试验负荷，并保持，
3.1、在扭转刚度试验过程中，检测试验平台以5°/min绕平行于z轴方向旋转1.5°时，轮胎作用于试验平台所施加的扭转力距Tz2，并测量此时轮胎旋转的最大弧长Dz2；
3.2、在扭转刚度试验过程中，检测试验平台以5°/min绕平行于z轴方向旋转0.5°时，轮胎作用于试验平台所施加的扭转力距Tz1，并测量此时轮胎旋转的最大弧长Dz1；
3.3、根据扭转刚性计算公式，计算轮胎在100％负荷下的扭转刚度(B)，其中，
按照标准，每个轮胎规格均对应额定负荷，所述的100％负荷指按此额定负荷加载。
需要说明的是，轮胎的横向刚性和胎的扭转刚性的检测步骤，所述轮胎在硫化后需要停放24h，并且所述轮胎需冲入规定的气压，充气后的试验轮胎和轮辋组合体应在室温为20-30℃的实验室内停放3h以上，如气压下降，重新补充至规定气压，停放15min后即可进行测试。
上述规定气压为，标准型轮胎的气压为250kPa，加强型轮胎为290kPa，轻卡或重卡轮胎气压需要额定负荷对应气压。
作为优选，所述检测轮胎的印痕面积(C)的步骤为，将轮胎承压部位涂上印油，在轮胎与试验机承压平面之间铺放一张白纸，启动试验机，给轮胎施加负荷至规定值，加载15min后，得到印痕，将印痕扫描后导入计算机，通过软件计算出印痕面积C。
所述轮胎在硫化后停放24h，并充气至规定气压后，在20-30℃停放24h以上，并测量停放后的轮胎气压，气压如果不下降即可进行试验，气压如果下降需要补充至规定压力后停放15min才可进行上述试验。
测量印痕时所述规定气压为，轿车胎为250kPa，其负荷率为100％；轻卡或重卡轮胎气压为单胎最大负荷对应的气压，负荷率为100％，这里的负荷率是指负荷为标准负荷的百分率；并且所述试验机承压平面须垂直于轮胎的受力方向。
由以上技术方案可知，本发明通过对转向机理的研究，采用刚性试验与印痕测试联用的测试方法，通过计算公式，可以简易准确的预测产品的转向性能，尤其适用于多种方案的优选；采用所述转向值评价乘用车子午线轮胎转向性能，通过该公式得到的转向值得到的轮胎转向性能与实际路试非常接近，可以通过本发明提供的转向值测评乘用车子午线轮胎转向性能；转向值计算公式中的各个参数的检测方法简单易得，可以快速、低成本在室内完成转向性能的预测及多方案优选，节约成本和时间。
附图说明
图1为本发明所提供的滚动轮胎在侧向力作用下的变形示意图；
图2为本发明所提供的轮胎转向中的胎侧变形所简化的弹簧模型示意图；
图3为本发明所提供的在轮胎的横向刚性和胎的扭转刚性的检测步骤过程中的方向示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种乘用车子午线轮胎转向性能检测方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明当中。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
为了使本领域技术人员能够更好的理解本发明，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
步骤一、检测轮胎的横向刚性(A)：
2.1、在横向刚度试验中，轮胎横向位移Sr2为10mm时，检测轮胎作用于试验平台平行于y轴的力Fr2；
2.2、在横向刚度试验中，轮胎横向位移Sr1为5mm时，检测轮胎作用于试验平台平行于y轴的力Fr1；
2.3、根据如下横向刚度计算公式，计算轮胎在100％负荷下的横向刚度(A)，
步骤二、检测轮胎的扭转刚性(B)：
3.1、在扭转刚度试验过程中，检测试验平台以5°/min绕平行于z轴方向旋转角度Dz2等于1.5°时，轮胎作用于试验平台所施加的扭转力距Tz2；
3.2、在扭转刚度试验过程中，检测试验平台以5°/min绕平行于z轴方向旋转角度Dz1等于0.5°时，轮胎作用于试验平台所施加的扭转力距Tz1；
3.3、根据如下扭转刚性计算公式，计算轮胎在100％负荷下的扭转刚度(B)，
步骤三、检测轮胎的印痕面积(C)的步骤为，将轮胎承压部位涂上印油，在轮胎与试验机承压平面之间铺放一张白纸，启动试验机，给轮胎施加负荷至规定值，加载15min后，得到印痕，将印痕扫描后导入计算机，通过软件计算出印痕面积C，试验过程中，试验机承压平面须垂直于轮胎的受力方向。
步骤一、二和三中的待测轮胎在硫化后需要停放24h，并且所述轮胎需冲入规定的气压，充气后的试验轮胎和轮辋组合体应在室温为20℃的实验室内停放3h以上，如气压下降，重新补充至规定气压，停放15min后即可进行测试；步骤一和二中所述规定气压为，标准型轮胎的气压为250kPa，加强型轮胎为290kPa，轻卡或重卡轮胎气压为单胎最大负荷对应的气压；步骤三中，所述规定气压为，轿车胎为250kPa，其负荷率为100％；轻卡或重卡轮胎气压为单胎最大负荷对应的气压，负荷率为100％。
通过所述横向刚性(A)、所述扭转刚性(B)和所述印痕面积(C)来计算轮胎的转向值(W)，计算公式为W＝A×0.2+B×0.2+C×0.6，并通过所述转向值评价乘用车子午线轮胎转向性能。
实施例2
步骤一、检测轮胎的横向刚性(A)：
2.1、在横向刚度试验中，轮胎横向位移Sr2为10mm时，检测轮胎作用于试验平台平行于y轴的力Fr2；
2.2、在横向刚度试验中，轮胎横向位移Sr1为5mm时，检测轮胎作用于试验平台平行于y轴的力Fr1；
2.3、根据如下横向刚度计算公式，计算轮胎在100％负荷下的横向刚度(A)，
步骤二、检测轮胎的扭转刚性(B)：
3.1、在扭转刚度试验过程中，检测试验平台以5°/min绕平行于z轴方向旋转角度Dz2等于1.5°时，轮胎作用于试验平台所施加的扭转力距Tz2；
3.2、在扭转刚度试验过程中，检测试验平台以5°/min绕平行于z轴方向旋转角度Dz1等于0.5°时，轮胎作用于试验平台所施加的扭转力距Tz1；
3.3、根据如下扭转刚性计算公式，计算轮胎在100％负荷下的扭转刚度(B)，
步骤三、检测轮胎的印痕面积(C)的步骤为，将轮胎承压部位涂上印油，在轮胎与试验机承压平面之间铺放一张白纸，启动试验机，给轮胎施加负荷至规定值，加载15min后，得到印痕，将印痕扫描后导入计算机，通过软件计算出印痕面积C，试验过程中，试验机承压平面须垂直于轮胎的受力方向。
步骤一、二和三中的待测轮胎在硫化后需要停放24h，并且所述轮胎需冲入规定的气压，充气后的试验轮胎和轮辋组合体应在室温为30℃的实验室内停放3h以上，如气压下降，重新补充至规定气压，停放15min后即可进行测试；步骤一和二中所述规定气压为，标准型轮胎的气压为250kPa，加强型轮胎为290kPa，轻卡或重卡轮胎气压为单胎最大负荷对应的气压；步骤三中，所述规定气压为，轿车胎为250kPa，其负荷率为100％；轻卡或重卡轮胎气压为单胎最大负荷对应的气压，负荷率为100％。
通过所述横向刚性(A)、所述扭转刚性(B)和所述印痕面积(C)来计算轮胎的转向值(W)，计算公式为W＝A×0.2+B×0.2+C×0.6，并通过所述转向值评价乘用车子午线轮胎转向性能。
发明人反复通过多次试验，通过上述方法得到的转向值计算等到的得到的轮胎转向性能与实际路试非常接近，因此，可以通过本发明提供的转向值测评乘用车子午线轮胎转向性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种乘用车子午线轮胎转向性能检测方法，其特征在于，包括检测轮胎的横向刚性(A)、检测轮胎的扭转刚性(B)和检测轮胎的印痕面积(C)，通过所述横向刚性(A)、所述扭转刚性(B)和所述印痕面积(C)来计算轮胎的转向值(W)，并通过所述转向值评价乘用车子午线轮胎转向性能；其中，
W＝A×0.2+B×0.2+C×0.6。
2.如权利要求1所述的乘用车子午线轮胎转向性能检测方法，其特征在于，所述检测轮胎的横向刚性(A)步骤为：
2.1、在横向刚度试验中，轮胎横向位移Sr2为10mm时，检测轮胎作用于试验平台平行于y轴的力Fr2；
2.2、在横向刚度试验中，轮胎横向位移Sr1为5mm时，检测轮胎作用于试验平台平行于y轴的力Fr1；
2.3、根据横向刚度计算公式，计算轮胎在100％负荷下的横向刚度(A)，其中，Sr2-Sr1
3.如权利要求1所述的乘用车子午线轮胎转向性能检测方法，其特征在于，所述检测轮胎的扭转刚性(B)的步骤为：
3.1、在扭转刚度试验过程中，检测试验平台以5°/min绕平行于z轴方向旋转角度Dz2等于1.5°时，轮胎作用于试验平台所施加的扭转力距Tz2；
3.2、在扭转刚度试验过程中，检测试验平台以5°/min绕平行于z轴方向旋转角度Dz1等于0.5°时，轮胎作用于试验平台所施加的扭转力距Tz1；
3.3、根据扭转刚性计算公式，计算轮胎在100％负荷下的扭转刚度(B)，其中，
4.如权利要求1所述的乘用车子午线轮胎转向性能检测方法，其特征在于，所述检测轮胎的印痕面积(C)的步骤为，将轮胎承压部位涂上印油，在轮胎与试验机承压平面之间铺放一张白纸，启动试验机，给轮胎施加负荷至规定值，加载15min后，得到印痕，将印痕扫描后导入计算机，通过软件计算出印痕面积C。
5.如权利要求2或3所述的乘用车子午线轮胎转向性能检测方法，其特征在于，所述轮胎在硫化后需要停放24h，并且所述轮胎需冲入规定的气压，充气后的试验轮胎和轮辋组合体应在室温为20-30℃的实验室内停放3h以上，如气压下降，重新补充至规定气压，停放15min后即可进行测试。
6.如权利要求5所述的乘用车子午线轮胎转向性能检测方法，其特征在于，所述规定气压为，标准型轮胎的气压为250kPa，加强型轮胎为290kPa，轻卡或重卡轮胎气压为单胎最大负荷对应的气压。
7.如权利要求4所述的乘用车子午线轮胎转向性能检测方法，其特征在于，所述试验机承压平面须垂直于轮胎的受力方向。
8.如权利要求4所述的乘用车子午线轮胎转向性能检测方法，其特征在于：所述轮胎在硫化后停放24h，并充气至规定气压后，在20-30℃停放24h以上，并测量停放后的轮胎气压，气压如果不下降即可进行试验，气压如果下降需要补充至规定压力后停放15min才可进行试验。
9.如权利要求8所述的乘用车子午线轮胎转向性能检测方法，其特征在于：所述规定气压为，轿车胎为250kPa，其负荷率为100％；轻卡或重卡轮胎气压为单胎最大负荷对应的气压，负荷率为100％。
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