In der Kontaktzone zwischen Reifen und Fahrbahn müssen sämtliche Kräfte übertragen werden, die für eine sichere Fahrzeugführung erforderlich sind. Der dynamische Kontakt einzelner Laufflächenelemente mit der rauen Fahrbahn führt zu Strukturschwingungen des Reifenkörpers und somit zu ungewollten Reifenrollgeräuschen, wobei die Körperschallübertragung in den Fahrzeuginnenraum das subjektive Komfortempfinden vermindert. Gleitreibungsphänomene in der Bodenaufstandsfläche stellen einen zusätzlichen Anregungsmechanismus für Reifenstrukturschwingungen dar und führen neben einer Verminderung der maximal übertragbaren tangentialen Kontaktkräfte zu Abriebphänomenen, wobei feinste Materialpartikel in die Umwelt emittiert werden. Die Materialdämpfung der verwendeten GummimateriaIien führt zu energetischen Verlusten, die im Fall einer Gefahrenbremsung zwar gezielt genutzt werden, im normalen Fahrzustand jedoch zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch und somit zu einem erhöhten Wert von Kohlenstoffdioxid-Emissionen führen. Um die Wechselwirkung zwischen Reifen und Fahrbahn wissensbasiert optimieren zu können, ist die Erweiterung des Verständnisses lokaler Kontaktphänomene und ihrer Wechselwirkung unabdingbar. Der Profilblock ist die einzige Reifenkomponente mit direktem Kontakt zur Fahrbahn und ist deshalb von besonderem Interesse. Die genaue Kontaktsituation zwischen Profilblock und Fahrbahn ist sehr komplex und daher noch nicht im Detail bekannt. In dieser Arbeit werden Ergebnisse experimenteller Kontaktuntersuchungen dargestellt und anhand von Modellvorstellungen erklärt. Neben der Untersuchung der wahren Kontaktfläche werden die lokalen Belastungen in der Kontaktzone und die resultierenden nichtlinearen Kontaktsteifigkeiten analysiert und interpretiert. Die Beschretbung der beobachteten Kontaktphänomene gelingt mit einem Bettungsmodell, wobei sich über eine Modellvalidierung eine hinreichend gute Übereinstimmung zwischen Berechnungsergebnissen und experimentellen Resultaten ergibt. Es wird eine Modellerweiterung vorgestellt, die den bedeutenden Einfluss des großen Skalenbereichs an OberflächentexturweUenlängen auf die lokale Kontaktsituation aufzeigt. Die Untersuchung von Gleitreibphänomenen einzelner Profilblöcke im Kontakt mit realen Fahrbahnoberflächen gelingt mit einem Tribometerversuchsstand. Es wird der Einfluss einer großen Anzahl von Kontaktparametern auf die resultierende stationäre und instationäre Reibungscharakteristik diskutiert.

    To provide a safe vehicle guidance all forces have to be transmitted at the tyre-road interface. The dynamic contact between single tread blocks and the rough road surface leads to vibrations of the tyre body and therefore to undesired tyre rolling noise, while the structure-borne transmission into the vehicle interim results in a reduction of the subjective comfort perception. Sliding friction phenomena inside the contact zone additionally excite the tyre structure to vibrations and lead to a reduction on the maximum value on the transmitted tangential contact forces. Sliding friction also leads to wear, and finest material particles are emitted into the environment. The material damping of the rubber materials leads to energy losses which are systematically utilised in emergency braking situations, but under normal driving conditions the damping results in an increased fuel consumption and therefore to a higher level of carbon dioxide emissions. To achieve a knowledge based optimisation on the interaction between tyre and road, the understanding of the local contact phenomena and their interdependencies has to be extended. The tread block is the only tyre component that is in direct contact with the road surface and is thus of special interest. The contact situation between the tread block and the road is very complex, and not all of its details are known. In the present work, results of experimental contact investigations are described and explained by means of modelling approaches. The area of real contact, the local contact load distribution and the resulting non-linear contact stiffness are analysed and interpreted. The description of the observed contact phenomena is realised through a foundation model. Model validation leads to an adequate accordance between simulated results and measurements. A model extension will be presented which visualises the important influence of the large range of length scales of the surface texture wavelengths on the local contact situation. Sliding friction phenomena ofsingle tread blocks in contact with real road surfaces are investigated using a tribometer test rig. The infJ.uence of a large range of contact parameters on the resulting steady and unsteady friction characteristic are discussed.


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    Titel :

    Beobachtung und Modellierung lokaler Phänomene im Reifen-Fahrbahn-Kontakt


    Beteiligte:


    Erscheinungsdatum :

    2009


    Format / Umfang :

    159 Seiten, Bilder, Tabellen, 227 Quellen




    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch





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