Modellazione analitica di uno pneumatico automobilistico per la stima delle forze scambiate con il cerchio della ruota

In the latest years the sector regarding the rim design is setting a new goal that can be resumed with the term of Lightweighting. This topic is very important in the whole automotive sector but is more important for the design of rotary shape components. Indeed the lightweighting reduces not only the mass of the component, but also the moment of inertia associated to it, with a lot of improvements in terms of vehicle’s performances. The purpose of this work is to provide the values of the forces in the tire-rim interface during the exercise conditions. An analytical model for the wheel has been developed. The wheel structure is described by a curved beam that represents the tread of the tire. The rim and the beam are interconnected with springs characterized by elastic constants k, representing the lateral part of the rubber. The input of the model are the inflation pressure and the vertical load distribution on the contact patch, the model gives as the output the forces seen by the rim The analytical model has been validated by the comparison with a finite element model and experimental tests realized at the laboratory La.S.T. at Politecnico di Milano.

L’obiettivo che negli ultimi anni il settore inerente la progettazione di cerchi automobilistici si sta ponendo viene riassunto dal termine Lightweighting. La riduzione di peso, traduzione letterale della parola, è una tematica molto importante nella progettazione di componenti automobilistici, soprattutto per un corpo rotante quale è il cerchio. La riduzione di peso non si traduce solamente in una minore massa, ma anche in un minor momento d’inerzia che garantisce maggiori prestazioni al veicolo. Lo scopo del presente lavoro è lo studio delle forze scambiate all’interfaccia pneumatico/cerchio durante le normali condizioni di esercizio. È stato sviluppato un modello analitico dello pneumatico. La struttura dello pneumatico è descritta da una trave curvilinea rappresentante il battistrada, sostenuta da un letto di molle che approssimano il contributo di rigidezza dato dal fianco. Data in input la pressione di gonfiaggio e la distribuzione di carico verticale agente nell’orma di contatto, il modello fornisce in output la distribuzione delle forze scambiate all’interfaccia con il cerchio della ruota. Il modello analitico sviluppato è stato validato con un modello numerico ad elementi finiti che considera la reale struttura dello pneumatico e con prove sperimentali eseguite presso il laboratorio La.S.T. (Laboratorio per la Sicurezza dei Trasporti) del Politecnico di Milano. Parole chiave: