Modelo de contacto neumático-calzada a baja velocidad

• Autores: Daniel García-Pozuelo Ramos
• Directores de la Tesis: Vicente Díaz López (dir. tes.), María Jesús López Boada (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Carlos III de Madrid ( España ) en 2008
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: José Luis San Román García (presid.), María Ramírez Berasategui (secret.), Emilio Bautista Paz (voc.), Antonio Simon Mata (voc.), Julio Fuentes Losa (voc.)
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología e ingeniería mecánicas
    • Tecnología de vehículos de motor
      • Automóviles
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: e-Archivo
• Resumen

  • Las fuerzas generadas en el contacto neumático-calzada influyen de manera importante en las características dinámicas del vehículo. Es, por este motivo, que resulta fundamental el desarrollo de modelos de neumáticos precisos para el estudio del comportamiento de un vehículo automóvil. La mayor parte de estos modelos han sido desarrollados y optimizados para elevadas velocidades, solicitaciones combinadas, etc. Sin embargo, los vehículos automóviles durante gran parte de su vida útil circulan a velocidades bajas (inferiores a 60 km/h) y en condiciones estacionarias. Además, en pruebas de inspección y mantenimiento realizadas en vehículos automóviles, como pueden ser las del sistema de dirección o del sistema de frenos, se miden las fuerzas transmitidas por los neumáticos. La totalidad de estas pruebas tiene lugar a baja velocidad. Por estos motivos resulta interesante desarrollar un modelo de contacto neumático-calzada específico para baja velocidad, sin la complejidad de modelos desarrollados para un amplio rango velocidades y con mayor precisión a bajas velocidades. La placa dinamométrica ha demostrado ser un equipo de ensayo idóneo para la caracterización del contacto neumático-calzada a baja velocidad. Su capacidad para realizar ensayos en todo tipo de neumáticos montados en los propios vehículos permite operar con gran flexibilidad y rapidez. Es por ello que se ha seleccionado como equipo de medida. En la presente Tesis Doctoral se presenta el desarrollo de un modelo de contacto neumático-calzada a baja velocidad basado en la medida de esfuerzos longitudinales y laterales. El estudio experimental realizado mediante placa dinamométrica ha permitido establecer relaciones entre las variables de influencia y las fuerzas longitudinal y transversal en el contacto neumático-calzada a baja velocidad en régimen estacionario. A partir del estudio de sensibilidades se ha comprobado que las variables que m¶as influyen sobre las fuerzas en el contacto neumático-calzada son la presión, la fuerza vertical y el ángulo de convergencia. Por el contrario, la influencia de la temperatura y el ángulo de caída ha resultado ser mucho menor en las condiciones fijadas para el desarrollo del modelo. Para llevar a cabo los ensayos experimentales, se ha propuesto una metodología de ensayo que permita realizar los ensayos de un modo sistemático y controlado en placa dinamométrica. Asimismo, se propone un nuevo procedimiento de inspección del sistema de dirección basado en la aplicación del modelo desarrollado mediante placa dinamométrica. A partir de la medida de fuerzas longitudinales, transversales y verticales se proponen límites de rechazo para dicho procedimiento de inspección. Dichos límites han sido evaluados experimentalmente a partir de un número estadísticamente significativo de vehculos. _____________________________________________ The behaviour of the tyre plays an important role in the vehicle handling. Thus for the analysis of vehicles and road safety it is necessary to take into account the forces and moments generated at contact patch. An accurate tyre model that estimates these forces and moments it is highly essential for the studies of vehicle dynamics and control. Most of the tyre models have been developed for high speed, combined forces, etc. But, usually, automobile vehicles run at low speeds during an im- portant part of their operating life (less than 60 km/h) and in steady state conditions. Furthermore, during vehicle inspection and maintenance of the steering and brake system, the forces transmitted by the tyres are measured. All of these inspections are carried out at low speeds. Therefore, it is particularly interesting to develop a model of the contact patch tyre-pavement for low speeds without the complexity of models that cover a wide speed range but with a bigger precision at low speeds. The dynamometer plate has proved to be an appropriate test equipment to characterise the tyre-pavement contact patch at low speed. It has the feature of being able to carry out tests for any type of tyre allowing to test with a great flexibility and operating speed. For this reason, the dynamometer plate has been chosen as test equipment. In this Thesis a contact model between tyre and pavement at low speed, based on the measurement of longitudinal and lateral forces, is presented. The experimental tests carried out by means of the dynamometer plate have allowed to establish a relationship between influence variables and the longitudinal and lateral forces in the contact patch for steady state low speeds. A sensibility study has shown that the most influential variables in the forces of the contact patch are the pressure, the vertical force and the toe angle. However, the influence of temperature and camber angle are lower for the defined model conditions. A test methodology that allows to carry out the experimental tests in a systematic and controlled way in the dynamometer plate is suggested. Likewise, a new procedure to inspect the steering system based on the developed model on the dynamometer plate, is proposed. From the measurement of longitudinal, lateral and vertical forces a reject value for the inspection procedure is suggested. These reject values have been evaluated by means of experimental tests over a statistically significant number of vehicles.