Rolling tyre modal analysis by means of an embedded accelerometer

In recent years the theme of vehicle Noise, Vibration, and Harshness (NVH) is becoming more and more researched, both for reducing the annoyance of the inhabitants of urban areas, and for the comfort of the passengers inside the vehicles. This work is focused on Solid-Borne Noise (SBN), the noise generated by the vibration of structures, caused by the propagation through solid bodies of the forces coming from the tyres. The subject of this thesis is the study of tyre mode shapes and their evolution from static to dynamic testing conditions. A testing methodology is developed, in order to exploit the potential of a new test rig that has been recently installed inside Pirelli testing department for SBN testing. Tyre mode shapes in rolling conditions are investigated by means of a single accelerometer, installed inside the tyre. The experiments are conducted on the rough surface of the SBN test rig, reproducing a real outdoor road. A processing technique is developed in order to exploit the information from a single accelerometer and reconstruct the vibration of the whole tyre. Interaction between tyre mode shapes and hub forces is also investigated. A characterization of the drum surfaces used for the tests, by means of laser scans, completes the work, providing information about the input force that excites the tyre during SBN tests.

Negli ultimi anni le tematiche riguardanti il rumore e le vibrazioni - Noise, Vibration, and Harshness (NVH) - prodotti dai veicoli stanno diventando oggetto di numerosi studi, sia con il fine di ridurre il disturbo arrecato agli abitanti dei centri urbani, sia per migliorare il comfort dei passeggeri a bordo. La tesi si focalizza sul Solid-Borne Noise (SBN), il rumore prodotto dalle vibrazioni delle strutture, causate dalla propagazione attraverso i componenti del veicolo delle forze provenienti dagli pneumatici. Oggetto della tesi sono lo studio dei modi di vibrare della copertura e la loro variazione nel passaggio da test statici a dinamici. Viene sviluppata una metodologia di prova che permetta di sfruttare le potenzialità di un nuovo macchinario presente nel testing Pirelli progettato al fine di misurare il SBN di una copertura. I modi di vibrare della copertura in condizioni di rotolamento sono studiati tramite un accelerometro installato all'interno della copertura stessa. L'esperimento è eseguito sulla superficie del macchinario SBN, simulando così un manto stradale reale. Viene quindi sviluppato un algoritmo di analisi dei dati, con il fine di estrarre da un singolo accelerometro le informazioni per ricostruire le vibrazioni dell'intera copertura. Si studia, inoltre, l'interazione tra i modi di vibrare e le forze al mozzo. Completa il lavoro una caratterizzazione delle superfici della ruota strada utilizzata per i test tramite scansioni laser, che fornisce informazioni sulle forze che eccitano lo pneumatico durante le prove di SBN.