As known from literature, in any vehicle, the interaction between tire and brake is extremely important to reach a high level of braking performance and safety. This dissertation focuses on the analysis of the tire contribution to the overall braking dissipated power and on the variation in the tire characteristics due to the related tire tread temperature increment. The innovative indoor test dynamometer (named Br.A.D., Brembo Aerospace / Automotive Dynamometer), updated with a new automotive configuration, is adopted for the assessment of the physical performance of brake and tire systems. Making use of a complete front suspension assembly, a wide testing campaign is carry out and results are examined comparing the effects of vertical load, braking pressure and tire pressure on the longitudinal slip, on the rolling resistance and, finally, on the dissipated powers. Obtained results point out how tire dissipated power seems to be non-negligible and fundamental for the optimal design and power management of the brake and tire systems. Dynamometer tests are also performed to characterize the tire properties in terms of slip longitudinal stiffness and tire-road peak friction coefficient as function of the pneumatic tread temperature. The strong temperature influence is highlighted and a theoretical analysis is also developed to describe its effect on the tire rubber elasto-plastic properties and, consequently, on the tire characteristics. The obtained data are then used to define a model able to reproduce the dynamometer tests and predict the variation of the tire behavior in relation to the different braking conditions.
Come noto dalla letteratura, in ogni veicolo, l'interazione tra pneumatico e freno è estremamente importante per raggiungere un livello elevato di sicurezza e di prestazioni in frenata. Questa tesi si concentra sull'analisi del contributo dello pneumatico rispetto alla potenza dissipata complessivamente durante la fase di frenata e sulla variazione delle caratteristiche dello stesso a causa del relativo incremento della temperatura del battistrada. L'innovativo dinamometro indoor (denominato Br.A.D., Brembo Aerospace / Automotive Dynamometer), aggiornato con una nuova configurazione automotive, è impiegato per la valutazione delle performance del sistema frenante e dello pneumatico. Utilizzando un' intera sospensione anteriore, un'ampia campagna sperimentale è portata avanti e i risultati sono analizzati confrontando gli effetti di carico verticale, di pressione del sistema frenante e di pressione dello pneumatico sullo scorrimento longitudinale, sulla resistenza al rotolamento e, infine, sulle potenze dissipate. I risultati ottenuti evidenziano come la potenza dissipata dallo pneumatico non sia trascurabile e sia invece fondamentale nell'ottimizzare la progettazione e la gestione dei flussi di potenza nei sistemi frenanti e negli pneumatici. Tramite l'utilizzo del dinamometro sono inoltre eseguiti test per caratterizzare le proprietà dello pneumatico in termini di rigidità longitudinale e di coefficiente di attrito pneumatico-strada in funzione della temperatura del battistrada. La forte influenza di tale temperatura è evidenziata e un'analisi teorica è inoltre sviluppata per descriverne l'effetto sulle proprietà elasto-plastiche del materiale e, di conseguenza, sulle caratteristiche dello pneumatico. I dati ottenuti sono quindi utilizzati per definire un modello in grado di riprodurre i test effettuati e prevedere la variazione del comportamento dello pneumatico in relazione alle diverse condizioni di frenata.
Tire mechanics during braking and experimental study through the Br.A.D. apparatus
VICCHI, STEFANO
2018/2019
Abstract
As known from literature, in any vehicle, the interaction between tire and brake is extremely important to reach a high level of braking performance and safety. This dissertation focuses on the analysis of the tire contribution to the overall braking dissipated power and on the variation in the tire characteristics due to the related tire tread temperature increment. The innovative indoor test dynamometer (named Br.A.D., Brembo Aerospace / Automotive Dynamometer), updated with a new automotive configuration, is adopted for the assessment of the physical performance of brake and tire systems. Making use of a complete front suspension assembly, a wide testing campaign is carry out and results are examined comparing the effects of vertical load, braking pressure and tire pressure on the longitudinal slip, on the rolling resistance and, finally, on the dissipated powers. Obtained results point out how tire dissipated power seems to be non-negligible and fundamental for the optimal design and power management of the brake and tire systems. Dynamometer tests are also performed to characterize the tire properties in terms of slip longitudinal stiffness and tire-road peak friction coefficient as function of the pneumatic tread temperature. The strong temperature influence is highlighted and a theoretical analysis is also developed to describe its effect on the tire rubber elasto-plastic properties and, consequently, on the tire characteristics. The obtained data are then used to define a model able to reproduce the dynamometer tests and predict the variation of the tire behavior in relation to the different braking conditions.| File | Dimensione | Formato | |
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