Study of groove resonance in non-ribbed tires

The objective of this study is to enhance the understanding of groove resonance in non-ribbed tires, which are often observed on winter tires. Various grooves, featuring different longitudinal and V-shaped designs, are analyzed using a FEM software developed in Michelin to identify and compare resonance frequencies and corresponding modal shapes (pressure distribution inside the groove network) between the designs. Four designs are studied for the V-shaped grooves to investigate how the resonance will change by a central longitudinal groove, sipes and a central zigzag groove. The simulation results are validated through experiments conducted in a semi-anechoic chamber by utilizing 3D-printed samples with internal grooves, and measuring the sound pressure with a small microphone placed inside the cavities. To confirm the feasibility of using groove samples for studying tire groove resonance, simulations with 3 non-ribbed tire models are also conducted to investigate the main differences seen in the groove resonance compared to groove samples. The simulations highlighted the significance of the front and rear part of the contact patch regarding pressure distribution in the groove network, revealing the need to create samples that account for this effect.

L'obiettivo di questo studio è migliorare la comprensione della risonanza delle scanalature negli pneumatici non a costolature, comunemente pneumatici invernali. Diverse configurazioni di scanalature, con design longitudinali e a ‘V’, vengono analizzate utilizzando un software FEM sviluppato in Michelin per identificare e confrontare le frequenze di risonanza e le relative forme modali (distribuzione della pressione all'interno della rete di solchi) tra i diversi design. Per le scanalature a ‘V’, vengono studiati quattro design al fine di analizzare come la risonanza venga influenzata dalla presenza di un solco longitudinale centrale, delle lamelle e di un solco centrale a zig-zag. I risultati delle simulazioni sono validati attraverso esperimenti condotti in una camera semi-anecoica, utilizzando campioni stampati in 3D con solchi interni e misurando la pressione sonora con un piccolo microfono posizionato all'interno delle cavità. Per confermare la fattibilità dell'uso di campioni nello studio della risonanza delle scanalature negli pneumatici, sono state eseguite simulazioni su tre modelli di pneumatici non a costolature, al fine di analizzare le principali differenze nella risonanza delle scanalature rispetto ai campioni isolati. Le simulazioni hanno evidenziato l'importanza delle zone anteriore e posteriore dell'area di contatto nella distribuzione della pressione all'interno della rete di solchi, sottolineando la necessità di realizzare campioni che tengano conto di questo effetto.