Tyre tread wear prediction through smart-tyres : estimation method development and comparison with experimental data

During last years, a huge technological progress has given the tyre an active role in the field of safety and monitoring systems for automotive applications. Pirelli Tyre's Cyber Fleet and Cyber Tyre products place themselves in this area, however they are about to enlarge the "Smart Tyre" de nition, making a step towards the direction of using the tyre as a mean to retrieve useful, in-field information and data directly from the customer base. The current thesis work deals with the development of a method to automatically estimate tread wear with TPMS sensors coupled with an elaboration unit, whose outcome would be useful to both the final user and to Pirelli itself, for further analyses. In this paper, the "Rolling Radius method" to obtain tread wear data has been analyzed. Following a review of the state of the art techniques based onto this concept, the basic de nition of the method is proposed, together with a description of both the experimental and the final product's measuring systems. Rolling radius is then studied under a physical perspective, analyzing its behavior with respect to influencing variables including inflation pressure and speed, and proposing a model and an algorithm to take such influences into account. The relationship between rolling radius and tread depth is then disclosed, exposing the results obtained by various testing sources and numerical simulations. Finally, all of the aforementioned results are translated into an algorithm for the estimation of tread wear for use with Cyber Fleet sensors and a simple computational unit, whose final, proposed result is a wear indication for the final user.

Nel corso degli ultimi anni, un enorme progresso tecnologico ha dato allo pneumatico un ruolo attivo nel campo della sicurezza e dei sistemi di monitoraggio per applicazioni legate all'automobile. I prodotti Cyber Fleet e Cyber Tyre di Pirelli si collocano in quest'area, tuttavia essi stanno per ampliare la definizione di "Smart Tyre", muovendo un passo verso l'uso dello pneumatico come mezzo per ottenere informazioni e dati utili direttamente dalla base utenti. Il presente lavoro di tesi riguarda lo sviluppo di un metodo per fornire automaticamente una stima dello spessore di battistrada utilizzando sensori TPMS accoppiati ad un'unità di elaborazione, il cui risultato è utile sia per l'utente finale sia per la stessa Pirelli, ai fini di successive analisi. Nel documento corrente, si analizza il "metodo del Raggio di Rotolamento" per ottenere dati sull'usura del battistrada. A seguito di una ricerca sullo stato dell'arte delle tecniche basate su tale concetto, è proposta la definizione basilare del metodo, insieme ad una descrizione dei sistemi di misura sia sperimentali che relativi al prodotto finale. Il raggio di rotolamento è quindi studiato sotto l'aspetto fisico, analizzando il suo comportamento rispetto ad alcune variabili di influenza, tra cui pressione di gonfiaggio e velocità, e proponendo un modello ed un algoritmo per tenere conto di tali dipendenze. Viene quindi esposta la relazione tra raggio di rotolamento e spessore di battistrada, portando risultati ottenuti nell'ambito di diversi test e di simulazioni numeriche. Infine, i risultati sopra ottenuti sono tradotti in un algoritmo per la stima dello spessore di battistrada inteso per l'uso con sensori Cyber Fleet ed una semplice unità di calcolo, il cui risultato finale è un'indicazione dell'usura dello pneumatico per l'utente finale.