JultikaUniversity of Oulu repository

Diplomityössä tutkittiin kahden erilaisen kesärenkaan (A ja B) vaikutusta ajoneuvon poikittaiseen ajokäytökseen. Renkaat olivat pintakuvioltaan samanlaisia, mutta poikkesivat runkorakenteeltaan. Työn tavoitteena oli valita testit, määrittää arviointikriteerit sekä kuvaajat, joilla voidaan analysoida renkaiden vaikutusta ajoneuvon poikittaiseen ajokäytökseen. Tulosten käsittely suoritettiin Matlabilla. Testeiksi valittiin ISO-standardeihin perustuvat vakiosäde- (ISO 4138), askelohjaus- (ISO 7401) ja väistökoetesti (ISO 3888-2), joilla voidaan testata ja arvioida ajoneuvon käsiteltävyyttä ja poikittaista käyttäytymistä. Testit suoritettiin kuivalla ja asfaltoidulla testiradalla. Testiautona käytettiin farmarihenkilöautoa, johon oli asennettu GPS, inertiayksikkö, ohjauspyörän kulma-anturi sekä mittausdatan tallennin. Inertiayksikkö mittasi kiihtyvyyden ja suuntakulmanopeuden, joista se tuotti ajoneuvon paikkatiedon (GPS-data), nopeuden, kiihtyvyyden, suunnan, suuntakulmanopeuden ja reittipoikkeaman. Inertiayksikkö pyrittiin asentamaan mahdollisimman lähelle auton painopistettä. Jokaisella rengassarjalla toistettiin kukin koe kolme kertaa ja rengassarjat testattiin peräkkäin. Ennen testejä ja niiden jälkeen kirjattiin ylös radan ilmasto-olosuhteet, renkaan lämpötilat, kovuudet ja paineet. Renkaiden, ajoneuvon ja mittalaitteiston lämmittely tehtiin ajamalla testirata kolme kertaa ympäri nopeudella 70–90 km/h. Vakiosädetestin säteeksi valittiin 30 m. Säteen muodostamaa ympyrää pitkin ajettiin vastapäivään hitaasti kiihdyttäen. Ajoneuvon ajatellaan olevan tällöin vakiotilassa. Testi lopetettiin, kunnes ajoneuvon sivuttaissiirtymä alkoi kasvaa voimakkaasti. Askelohjaustestissä tehtiin kolme erisuuruista askelohjausliikettä oikealle nopeudesta 60 km/h. Väistökokeessa ajoneuvolla ajettiin väistökoekäytävään sovitettua rataa pitkin nopeuksilla 60 km/h ja 70 km/h. Testattavien renkaiden mittaustulokset olivat verraten samankaltaisia ilman merkittäviä eroavaisuuksia. Vakiosädetestissä renkaan B itseohjautuvuusgradientti kasvoi maltillisemmin ja sen suuntakulmanopeudenohjausvahvistus oli suurempi. Taka-akselin jäykkyyttä kuvaavan sortokulmagradientin muutos oli pienempi renkaalla B. Askelvastetestin suurin eroavaisuus renkailla oli se, että ylilyönti vaimenee renkaalla B yhden jakson aikaisemmin kuin renkaalla A. Nousuaikavasteissa, maksimiaikavasteissa ja vakiotilavahvistuksissa ei ollut eroavaisuuksia. Väistökokeesta molemmat renkaat selvittivät radan onnistuneesti ja reittipoikkeama oli samanlainen molemmissa. Ohjauksen työmäärä renkaalla B oli pienempi kuin renkaalla A. Testirengasta B voidaan kuvata ohjattavuudeltaan tarkemmaksi. Se vastaa kuljettajan ohjausliikkeisiin nopeammin ja herkemmin. Molemmat renkaat käyttäytyivät testeissä ennakoitavasti ja loogisesti.

This thesis studied the effect of two different summer tires for lateral handling. The tires had the same tread but their structures differed from each other. The objective of the thesis was to choose appropriate tests, determine evaluation parameters and curves for analyzing lateral handling and steering. Handling of the measurement results was done by Matlab. Chosen tests based on ISO-standard tests: constant radius (ISO 4138), step steer (ISO 7401) and obstacle avoidance (ISO 3888-2), which are used to describe and evaluate vehicle’s handling and lateral behavior. Tests were done on a dry tarmac test track. The test car was a station wagon installed with GPS, inertia-unit, steering wheel position sensor and measurement data recorder. Inertia-unit measured acceleration and yaw rate. Using this information including, GPS-data, it formed the vehicle’s position, speed, acceleration, yaw, yaw rate and route deviation. Measurement unit was placed as close as possible to the vehicles center of gravity. The test was repeated three times for each tire pack and they were tested in sequence. Ambient circumstance, tire temperature, hardness and pressure were recorded before and after the tests. Warm up of the tires, vehicle and measurement equipment was done by driving around the test track three times at speed 70–90 km/h. Radius for the constant radius test was chosen to be 30 m. The vehicle was driven counterclockwise along the circle slowly accelerating so that vehicle can be considered to be in a steady state. The test was stopped when slipping started to occur. In the step steer test three different steering wheel angles were used from 60 km/h speed. In the obstacle avoidance test the test passage was driven through according the predetermined route with speeds 60 and 70 km/h. In the constant radius test the self-steering gradient was evolved more moderately, its yaw gain is greater and vehicle slip angle gradient is slower. The biggest difference in the step steer test was that the overshoot attenuates in the tire B one cycle earlier than in the tire A. There were not found differences from time response, maximum time response and steady state gain. Both tires passed through the obstacle avoidance test successfully and the route deviation was equal on both tires. Steering workload was smaller with the tire B than the tire A. The tire B can be described to be more accurate by means of handling. Its response to the drivers steering was faster and more sensitive. Both tires are behaving predictably and logically.