朱遙 楊振

摘要：隨著國內車企對輪胎配套要求的提升，輪胎μ-s特性成為整車牽引力特性評價中重要的一環(huán)。本文綜合對比了國內外主流轎車輪胎μ-s特性測試方法;列舉了測試方法對測試設備的要求;結合此前的測試經驗，給出了實例展示輪胎μ-s特性測試方法的流程;最后對現階段方法存在的問題進行了分析。

關鍵詞：轎車輪胎;輪胎μ-s特性;測試拖車;制動牽引力;制動力系數;滑移率

中圖分類號：U463.526

文獻標識碼：A

0引言

近些年來，隨著社會對道路安全的要求提升，整車制造企業(yè)對自身產品的質量控制也愈加嚴苛。輪胎作為整車與路面接觸的唯一部件，車輛的加速、制動和轉向控制來源于輪胎和路面之間的摩擦[1]。如果將整車比作一個人，輪胎起到的作用類似于鞋子，一雙鞋子性能的好壞對于一個人是否能夠跑得更快、跳得更高有著重要意義。因為上述特性，車企及其技術人員對輪胎性能的研究越來越深入[2-3]，輪胎原廠配套對輪胎（OEM）的要求也越來越高。

如今，OEM配套要求中，除傳統的輪胎強度性能、脫圈阻力、耐久性能、均勻性、氣密性和磨耗性能等要求外，輪胎牽引力特性、NVH性能、滾動噪聲、滾動阻力特性及輪胎的操控性能也納入到車企的配套要求中。其中，輪胎制動力系數-滑移率特性作為輪胎牽引力測試評價中的一項，該方法通過測量試驗輪胎在特定條件下制動力系數（下稱μ）和滑移率（下稱s）參數來評價輪胎的制動性能[4]。眾多車企將輪胎μ-s特性作為輪胎前期選型中一項重要的參考指標。

現階段，國內車企對輪胎μ-s特性的測試方法多參考通用汽車的GMW15208標準[5]，也有部分車企結合自身產品特點，對測試方法中的試驗條件做了些調整。為更好地剖析輪胎μ-s特性測試方法的特點，本文對國內外主流的轎車輪胎μ-s特性測試方法進行了分析，并結合實例展示了測試流程。

1輪胎μ-s特性測試方法差異點對比

表1綜合對比了美國汽車工程師學會的SAEJ345標準[6]、GMW15208-2016標準、車企A和車企B的μ-s測試方法，各方法之間的差異點見表1。

2測試設備要求

輪胎μ-s特性測試方法對測試設備的要求基本一致，測試設備一般由一輛牽引車和一輛拖車組成。關于牽引車和測試拖車的要求如下[8]。

2.1牽引車要求

牽引車應有足夠大的功率來牽引后部的拖車，并保證車輛在行駛過程中速度穩(wěn)定，拖車發(fā)生制動時仍能維持穩(wěn)定的試驗車速。

（1）牽引車駕駛艙內裝備有拖車制動觸發(fā)裝置。

（2）如果沒有外部供水，牽引車可裝備大容量的水箱，為供水系統提供水源。

（3）牽引車內裝有數據記錄儀，用于接收拖車力傳感器信號。

（4）牽引車與拖車連接處掛鉤高度應可調。

（5）牽引車裝備制動管路壓力、制動速率和水箱中水的流速監(jiān)控裝置。

2.2拖車要求

拖車應裝備有一個掛鉤，結構上應具備一至兩個工位用于安裝試驗輪胎，工位具備可拓展性，保證不同規(guī)格的輪胎能夠安裝在試驗工位;如有需求，拖車可以安裝自噴水系統。

（1）掛鉤的高度應不高于負載輪胎的半徑，從掛鉤連接點中心線至拖車中心線的縱向距離應是掛鉤高度的10倍。

（2）拖車需裝配有不同參數的輪輞適配器，保證不同規(guī)格的輪輞能夠安裝到拖車上。

（3）試驗車輪應裝備液壓制動系統，保證測試期間能提供足夠的制動力矩來觸發(fā)制動或維持車輪抱死狀態(tài)。

（4）試驗車輪的懸架裝置應保證最大試驗負荷下，輪胎的前束和外傾角最大變化不超過±0.05°。懸架裝置應有足夠的剛度和承載能力，能夠消除懸架裝置的共振。

（5）制動系統應該能夠控制初始制動到輪胎鎖死之間的時間間隔為0.2-0.5s。

2.3試驗儀器

拖車試驗工位應裝備一個輪速測量傳感器和一個力傳感器，力傳感器可以測量試驗輪胎制動期間的垂向負荷和縱向牽引力。

2.3.1整個測量系統能夠在0-43°C的環(huán)境溫度下工作

（1）力傳感器測量精度：垂直負荷或牽引力滿量程的±1.5%。

（2）車速測量精度：滿量程的±1.5%或±1.0km/h，取數值較大者。

（3）分路校正-應變片應裝備可在測試序列之前或之后連接分流校正電阻。

（4）系統的暴露部分可承受100%濕度和其他惡劣條件，如灰塵、沖擊和日常測試中可能遇到的振動情況。

2.3.2車速測量儀器

可使用五輪儀或非接觸式速度測量系統測量車速，車速應直接顯示給駕駛人員。

3測試案例

本案例選擇了某輪胎企業(yè)205/55R1691V樣品胎，依據車企B的μ-s測試方法，測試循環(huán)為C1-T1-T2-C2-T3-T4-C3，本案例僅演示T1樣品輪胎測試數據。

3.1測試設備

輪胎牽引力測試設備為DYNATEST995-2測試拖車，測量精度±1%FS;路面溫度測量儀器為FlukeF561型手持式紅外測溫儀，測量精度U=0.8°C（k=2）;環(huán)境溫度測量儀器為Testo110型數字溫度計，測量精度±0.2°C。

3.2測試樣胎及輪輞

樣品輪胎為某輪胎企業(yè)205/55R1691V產品，測試用輪輞規(guī)格為7J×16;基準參照輪胎為滿足ASTME1136要求的P195/751492S輪胎，測試用輪輞規(guī)格為5.5J×14。

3.3測試道路

測試道路為中汽試驗場濕附瀝青路及干地瀝青路，兩條路面分別滿足法規(guī)ECER117[9]和ECER13H[10]對路面的參數要求，使用ASTME1136P195/75R14輪胎測得的輪胎與路面間的峰值制動力系數均值和滑移制動力系數數均值據如下。

32km/h峰值制動力系數：0.70±0.05。

32km/h滑移制動力系數：0.45±0.05。

64km/h峰值制動力系數：0.95±0.05。

64km/h滑移制動力系數：0.70±0.05。

97km/h峰值制動力系數：0.63±0.05。

97km/h滑移制動力系數：0.34±0.05。

3.4測試條件

測試期間輪胎的配載、胎壓、路面溫度、環(huán)境溫度及水膜厚度情況如表2所示。

3.5測試結果

表3展示的為控制輪胎及試驗輪胎濕地工況數據，表4展示的為干地工況數據。干地工況輪胎僅執(zhí)行峰值測試，制動過程中當采集到測試輪胎峰值制動力系數后即解除制動，測試過程輪胎不抱死。通過列表可以獲知，測試輪胎8組制動的峰值制動力系數、滑移制動力系數及峰值對應滑移率均值數據。表3和表4中試驗輪胎評級表明了試驗輪胎制動性能相較于控制輪胎的優(yōu)劣，數值越大表明試驗輪胎的制動性能越好，反之越差。通過比對不同輪胎在同一個測試循環(huán)下的評級數據，可以橫向比較試驗輪胎的制動性能。

表5展示的為試驗輪胎濕地工況數據，表6為試驗輪胎干地工況具體數據。通過分析表5和表6可以了解每組制動的具體情況，也可以對試驗輪胎制動過程的一致性進行評價。

圖1、圖2為試驗輪胎濕地、干地工況下的μ-s變化曲線。通過對曲線的分析可以了解試驗輪胎整個制動過程中制動力系數伴隨滑移率的變化情況，對于一些關鍵數據（峰值制動力系數、峰值處滑移率）的比對也更加直接。

4結束語

（1）輪胎μ-s測試方法規(guī)定了試驗輪胎在特定測試條件（環(huán)境溫度、路面溫度、濕度、風速、水膜厚度等）制動性能的評價方法，該方法可以不受車輛影響更加客觀的比對輪胎的制動牽引特性，適用于整車企業(yè)的研發(fā)測試，不建議作為產品驗收的方法，因為不同測試條件的改變均有可能對最終測試結果造成影響。

（2）現階段國內主機廠μ-s測試方法選取的控制輪胎為ASTM E1136 P195/75R14 92S。根據ASTM官網發(fā)布的消息，受制于原材料原因，該規(guī)格輪胎即將停產，停產后大概率選用ASTM F2493 P225/60R16[11]作為控制輪胎。但是14英寸控制胎與16英寸控制胎之間的關聯性暫無公開的數據，主機廠、輪胎企業(yè)及檢測機構應提前布局。ASTM控制輪胎同時存在進口費用昂貴、進口周期長以及單胎進口綜合成本高等問題，可以考慮用其他性能穩(wěn)定的國產輪胎替代ASTM標胎的可能性。

（3）干地工況不建議執(zhí)行抱死工況。目前車輛均裝備ABS功能，車輛干地出現抱死的可能性極低，對于滑移制動力系數的研究意義不大。如果采用抱死工況，檢測機構出于成本考慮也無法每個測試循環(huán)選用新的ASTM控制輪胎，這樣會導致C1、C2和C3峰值制動力系數和滑移制動系數呈現變大趨勢，對于試驗輪胎數值的修正會出現偏差。

（4）主機廠、檢測機構及輪胎企業(yè)之間應加強交流，結合國內實際情況（胎壓、配載、路面工況選擇）共同制定更加適用的μ-s測試方法。

【參考文獻】

[1]Gent A N，J.D.Walter編.輪胎理論與技術[M].北京：清華大學出版社，2013.

[2]王宣鋒，蔣帥，石光，李同柱.輪胎縱向滑移特性測量方法及試驗研究[J].汽車技術，2016（8）：39-42.

[3]朱遙，陳志強，楊振.轎車輪胎附著因數-滑移率特性的測試及其與整車制動效能的相關性研究[J].橡膠工業(yè)，2019，66（10）：785-789.

[4]余志生.汽車理論.第5版[M].機械工業(yè)出版社，2009.

[5] Tire Braking Traction. GMW15208-2013 [S].

[6] SAE J345-2018， Wet or Dry Pavement Passenger Car Tire Peak and Locked Wheel Braking Traction [S].

[7] ASTM E1136-19， Standard Specification for P195/75R14 Radial Standard Reference Test Tire， [S].

[8] ASTM F408-99（2015）， Standard Test Method for Tires for Wet Traction in Straight-Ahead Braking，Using a Towed Trailer [S].

[9] ECE R117 02.Rev4， Uniform provisions concerning the approval of tyres with regard to rolling sound emissions and/or to adhesion on wet surfaces and/or to rolling resistance， [S].

[10] ECE R13H Rev4， Uniform provisions concerning the approval of passenger cars with regard to braking， [S].

[11] ASTM F2493-19， Standard Specification for P225/60R16 97S Radial Standard Reference Test Tire， [S].

作者簡介：

朱遙，工程師，本科，研究方向為汽車試驗場道路技術輸入及整車性能測試方法。