Vehicle and tire basic design in the early development stage

In today’s vehicle development and engineering an accurate representation of the tire force and moment characteristics is of special importance. In this work the advantages of an Easy Tire Model (ETM) [19] and a vehicle basic layout process are combined, covering all the application areas proper of more common models as Magic Formula model. In such a way ETM is based on Magic Formula model, being the measurement procedures based on this approach, but in a total innovative way, allowing to replace it completely and without loss of information. At the same time usability and calculation speed are improved thanks, respectively, to a greater physical sense of the new approach and to the simplification of the calculation structure. First of all a validation of the model is presented in this work from the pure tire point of view, once versus Magic Formula model and then versus experimental data. Hence follows an overall validation involving the whole vehicle. This last step is achieved after the implementation of ETM model within a computing environment, demanding significant efforts, used by the Vehicle Dynamics Department at BMW AG for determining the basic characteristics of the vehicles during their early development stage. The easiness of the model, and the immediacy of the user intervention are shown in a usage example of the tool working with ETM model. Remarkable results are achieved, noticeable numerically and visually, namely from curves comparison and from deviation indexes. Almost in every case a perfect overlapping of the curves takes place. These results promotes the opportunity to substitute the commonly used models with ETM model, leading to an increasingly direct approach to vehicle dynamics assessments.

Nel procedimento attuale di sviluppo e ingegnerizzazione dei veicoli riveste un notevole ruolo l’accurata riproduzione delle caratteristiche di forza e momento dello pneumatico. Nel presente lavoro il modello Easy Tire Model (ETM) [19] è sviluppato e regolato in modo da coprire tutte le aree di applicazione del più diffuso e largamente utilizzato modello Magic Formula. Secondo specifiche modalità descritte nel seguito del lavoro, ETM è basato sul modello Magic Formula, essendo a loro volta le procedure di misura degli pneumatici dedicate principalmente e rivolte a caratterizzare quest’ultimo. Tuttavia il sistema organizzativo all’interno del quale ETM viene concepito, permette, in modo innovativo, di rimpiazzare totalmente il modello Magic Formula, senza perdita di informazioni e migliorando al tempo stesso fruibilità e velocità di calcolo, grazie rispettivamente ad un maggior senso fisico dell’approccio e semplificazione della struttura di calcolo. In prima istanza viene presentata una validazione del modello dal mero punto di vista dello pneumatico, dapprima nei confronti del modello Magic Formula e poi verso dati provenienti da misure sperimentali. In seguito segue una validazione generale che interessa il veicolo completo. Quest’ultima è eseguita in seguito all’implementazione del modello ETM all’interno di un ambiente di calcolo normalmente utilizzato dal dipartimento di dinamica del veicolo presso BMW AG al fine di determinare le caratteristiche fondamentali dei veicoli nelle loro prime fasi di sviluppo. La facilità di utilizzo e la conseguente immediatezza di intervento da parte dell’utilizzatore sono dimostrate in un esempio di utilizzo del software ospitante il modello ETM. Notevoli risultati sono ottenuti, evidenti sia da un punto di vista numerico che visivo, grazie a confronti tra curve e grafici e grazie a indici di errore. Praticamente in ogni caso è chiara una perfetta sovrapposizione delle curve considerate. Questi risultati positivi promuovono l’opportunità di sostituire i modelli comunemente usati con ETM, portando ad un approccio sempre più diretto a valutazioni sulla dinamica del veicolo.