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Institut für Fahrzeugsystemtechnik

Institutsteil Fahrzeugtechnik

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Determination of optimal rim and tire dimensions regarding load capacity, driving dynamics, and efficiency

Determination of optimal rim and tire dimensions regarding load capacity, driving dynamics, and efficiency
Autor:

Strigel, A.

Peckelsen, U.

Unrau, H.-J.

Gauterin, F.

Quelle:

Automotive and Engine Technology, Springer Nature Switzerland AG, Basel, https://doi.org/10.1007/s41104-020-00064-z

Kurzfassung

Die Reifenentwicklung auf Basis funktionaler Reifeneigenschaften (FTC) ermöglicht die themenübergreifende Objektivierung von Zielgrößen und trägt damit zu einer transparenten Zielvereinbarung zwischen Reifen- und Fahrzeughersteller bei. Entwicklungsreifen können dabei anhand von Prüfstandmessungen bewertet und zeitlicher sowie finanzieller Aufwand auf diese Weise reduziert werden. Eine große Herausforderung besteht in der anhaltenden Verschärfung von Zielkonflikten in Folge gesetzlicher und kundenorientierter Anforderungen. Je nach Dimensionen von Rad und Reifen können diese Zielkonflikte unterschiedlich stark ausgeprägt sein. Bei der Festlegung eines Reifenportfolios in der frühen Entwicklungsphase sind daher Methoden erforderlich, welche eine Bewertung der Realisierbarkeit auf Basis objektiver Zusammenhänge ermöglichen. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine Methode zur Ermittlung optimaler Rad- und Reifendimensionen zur Erfüllung der jeweils gestellten Reifenanforderungen vorgestellt. Hierfür werden zunächst die Auswirkungen der Reifendimension auf einzelne FTC der Themengebiete Tragfähigkeit, Fahrdynamik und Effizienz anhand von Regressionsmodellen quantifiziert. Anschließend werden die FTC unterschiedlicher Dimensionskonfigurationen auf Basis eines Monte-Carlo-Samplings abgeschätzt und Lösungsräume optimaler Dimensionsbereiche grafisch aufgezeigt.

Abstract:
Tire development based on functional tire characteristics (FTC) makes it possible to objectify target values across all topics and thus contributes to a clear target agreement between tire and vehicle manufacturers. Developmental tires can be evaluated on the basis of test bench measurements, thereby decreasing development duration and financial costs. A major challenge is the ongoing tightening of conflicting targets as a result of legal and customer-related requirements. Depending on the rim and tire dimensions the characterization of these conflicting targets can be different. Therefore, when defining a tire portfolio in the early development phase, methods are required to allow an evaluation of the feasibility based on objective correlations. In this paper a method for determining the optimal rim and tire dimensions by considering the respective requirements is presented. First of all, the effects of the tire dimension on individual FTC concerning load capacity, driving dynamics and efficiency are quantified using regression models. Next, the FTC of different dimension configurations are estimated on the basis of a Monte Carlo sampling. Finally solution spaces of optimal dimension ranges are shown graphically.