Straight ahead running of road vehicles

Vehicle pull is an issue that occurs when the driver has to exert a discernible steering torque (pull) for the vehicle to run straight, otherwise a lateral drift takes place. This thesis deals with the straight motion of road vehicles, with particular focus on the role played by tire characteristics, road cross slope and interactions between tires and vehicle. A thorough theoretical approach has been adopted, adjusting the Pacejka’s formulation for effective axle characteristics and extending the linear handling diagram theory. This has allowed to obtain innovative analytical expressions, describing the straight-driving slip angles and steering torque offsets. The analytical expressions have been validated, together with a single-track model, by means of quasi-static and dynamic simulations of a full-vehicle model. Moreover, the impact of road irregularity has been investigated. Finally, a relationship between tire characteristics and on-center handling has been described, that relates objective metrics with subjective feedback. The obtained analytical expressions can be used by vehicle Original Equipment Manufacturers (OEMs) or Tire Suppliers for product development.

Il tiro del veicolo è un problema che sorge ogniqualvolta il guidatore deve esercitare un momento percepibile sullo sterzo (tiro o pull), in modo tale che il veicolo proceda dritto. Si assiste altrimenti a una deviazione laterale (drift). Questa tesi tratta del moto rettilineo degli autoveicoli, con particolare attenzione al ruolo delle caratteristiche degli pneumatici, della pendenza trasversale della strada e delle interazioni tra pneumatici e veicolo. È stato adottato un approccio teorico approfondito, con l’adattamento della formulazione di Pacejka delle caratteristiche effettive delle sale e l’estensione della teoria dell’handling diagram linearizzato. Ciò ha consentito di ottenere espressioni analitiche innovative, che descrivono gli angoli di deriva e l’offset del momento di sterzo, nella condizione di moto rettilineo del veicolo. Le espressioni analitiche sono state validate, insieme a un modello mono-traccia del veicolo, mediante simulazioni quasi-statiche e dinamiche con un modello completo del veicolo. Inoltre, l’impatto della presenza di irregolarità della superficie stradale è stato approfondito. Infine, è stata delineata una relazione tra le caratteristiche degli pneumatici e le performance di on-center handling, che collega parametri oggettivi a valutazioni soggettive. Le espressioni analitiche ottenute possono essere utilizzate dai produttori di veicoli e dai costruttori di pneumatici, per lo sviluppo dei prodotti.