Setup and indoor testing of a unique moving laboratory for tyre characterization

This thesis work focuses on a new type of moving laboratory, the MoLAS, designed and developed by the Politecnico di Milano. Thanks to this particular system it is possible to test and characterize tires of different sizes, reproducing its real operating conditions. After a detailed description of the system both in terms of its general operation and its key subsystems, the whole part related to the sensors and control of the system is discussed. In connection with this, ample space is devoted to the description of the LabVIEW software used during the execution of the tests and essential for setting and controlling all individual parameters of interest. In addition, all the operations prior to the tests, performed mainly in the LaST laboratory of the Politecnico di Milano, are discussed. They include both the setup and mounting of the tire on the MoLAS equipment and the calibration operations of the tire radius and the instrumented wheel capable of effectively measuring the forces acting on the tire. In addition, the kinematic model of the tire’s camber angle, which describes its rotation with respect to the vertical position, is provided analytically. Following a thorough description of the tests performed, the results of the tests themselves are presented in relation to the longitudinal and lateral behavior of the tire. In this regard, the characteristic curves are modeled with a semi-empirical Pacejka model, the coefficients of which were determined with reference to longitudinal, lateral force and self-aligning moment.

Questo lavoro di tesi è incentrato su una nuova tipologia di laboratorio mobile, il MoLAS, progettata e sviluppata dal Politecnico di Milano. Grazie a questo particolare sistema è possibile testare e caratterizzare pneumatici di diverse dimensioni, riproducendo le sue reali condizioni operative. Dopo una dettagliata descrizione del sistema sia in termini di funzionamento generale e dei suoi sottosistemi chiave, viene trattata tutta la parte legata alla sensoristica e al controllo del sistema. In relazione a ciò, un ampio spazio è dedicato alla descrizione del software LabVIEW usato durante l’esecuzione dei test ed essenziale per impostare e controllare tutti i singoli parametri di interesse. Inoltre vengono discusse tutte le operazioni preliminari alle prove, eseguite principalmente nel laboratorio LaST del Politecnico di Milano. Esse comprendono sia l’allestimento e il montaggio del pneumatico sull’attrezzature del MoLAS che le operazioni di calibrazione del raggio della gomma e della ruota strumentata in grado di misurare effectivamente la forze che agiscono sul pneumatico. In aggiunta viene fornito analiticamnete il modello cinematico dell’angolo di camber del pneumatico, che descrive la sua rotazione rispetto alla posizione verticale. Successivamente ad un’accurata descizione dei test svolti, i risultati delle prove stesse vengono presentati in relazione al comportamento longitudinale e laterale della gomma. In tal senso, le curve caratteristiche sono modellate con un modello Pacejka semi-empirico, i cui coefficienti sono stati determinati in riferimento alle forza longitudinale, laterale e al momento di auto-allineamento.