Renkaiden vaikutus ajoneuvoyhdistelmän käyttäytymiseen

Abstract The effect of tyres on the behaviour of an articulated vehicle was examined in the winter tyre tests executed in Ivalo airport during dates 13th of March to 15th of March 2012. The tests were organized by Nokian Tyres along with their partners. Test vehicles were two quite new, structure-wise similar 43 t full-trailer articulated vehicles. The other articulated vehicle was equipped with new tyres while the other with worn tyres. The tyre tests consisted of braking tests, double lane change tests in accordance with ISO 3888-1 standard as well as acceleration tests. The tests were executed in temperatures varying from -4,7 to + 1,6 °C and mainly on hard and frozen ground. The articulated trucks were equipped with several acceleration and gyro sensors, steering angle sensors, GPS and a data collection system. During the tests the results were monitored. After the tests the measuring data was analysed more precisely. On the basis of the results a general view has formed with which we have been able to compare new and worn tyre effect on the behaviour of the articulated vehicles. On average 29 % lower deceleration was achieved with worn tyres than with new tyres when the test was done on icy surface. According to the findings and observations biggest decelerations were achieved with new tyres in circumstances where new tyres with a rough tyre tread were able to bite into the track surface best. In the double lane change tests new and worn tyres were recorded to behave differently. The lateral grip of the steering axis was significantly better with new tyres than with worn tyres. The critical speed of the articulated vehicle equipped with new tyres was mainly determined on the basis of the lateral fluctuation of the dolly. This was the case also with worn tyres but occasionally the cause for lateral fluctuation was the understeering of the drawing vehicle. As for the critical speed the performance of the tyres compared to each other varied according to conditions. Critical speed was equally large or larger with worn tyres than with new tyres when the track surface had not yet gotten warm or polished. On polished track new tyres enabled significantly larger driving speeds. In this study the behaviour of articulated vehicles was examined through widely used methods such as RA values that depict e.g. lateral acceleration amplification. Braking deceleration and lateral behaviour were studied in time domain and frequency domain. Developing tests and measurements for acquiring best possible benefit for example for tyre R&D were also considered in this research.Tiivistelmä Ivalon lentokentällä 13.3.2012 – 15.3.2012 suoritetuissa talvirengastesteissä tutkittiin renkaiden vaikutusta ajoneuvoyhdistelmän käyttäytymiseen. Koeajojärjestelyistä vastasi Nokian Renkaat ja heidän yhteistyökumppanit. Koeajoneuvoina oli kaksi melko uutta ja rakenteeltaan samanlaista 43 t kokonaismassaan kuormattua täysperävaunuyhdistelmää. Toinen yhdistelmä varustettiin uusilla renkailla ja toinen kuluneilla renkailla. Rengastesteihin sisältyi jarrutuskokeet, ISO 3888–1 standardin mukaiset kaksoiskaistanvaihtokokeet sekä kiihdytyskokeet. Koeajoja suoritettiin ilman lämpötilan ollessa -4,7...+1,6 °C pääasiassa kovalla ja jäädytetyllä polanteella. Yhdistelmät varustettiin useilla kiihtyvyys- ja gyroantureilla, ohjausakselin kääntökulma-anturilla, GPS-paikantimella sekä tiedonkeruujärjestelmällä. Koeajojen aikana tuloksia monitoroitiin. koeajojen jälkeen mittausdata käsiteltiin ja analysoitiin MATLAB -ohjelmalla. Tuloksista on määritetty yhdistelmän käyttäytymistä kuvaavia suureita. mittaustulosten perusteella on muodostunut kokonaiskuva ja käsitys uusien ja kuluneiden renkaiden vaikutuksista yhdistelmän ajokäyttäytymiseen. Jarrutuskokeissa uusilla renkailla saavutettiin pääasiassa yhtä suuria tai suurempia keskimääräisiä hidastuvuuksia kuin kuluneilla renkailla. Kuluneilla renkailla saavutettiin keskimäärin 29 % alhaisempi keskimääräinen hidastuvuus kuin uusilla renkailla. Tulosten ja havaintojen perusteella uusilla renkailla saavutettiin kuluneisiin renkaisiin nähden suurimmat hidastuvuudet olosuhteissa, joissa uudet karkeakuvioiset vetävän akselin renkaat pystyivät pureutumaan ajoradan pintaan parhaiten. Kaksoiskaistanvaihtokokeissa uuden ja kuluneen rengastuksen havaittiin käyttäytyvän eri tavoin. Ohjaavan akselin renkaiden sivuttaispito oli uusilla renkailla huomattavasti parempi kuin kuluneilla renkailla. Uusilla renkailla varustetun yhdistelmän rajanopeus määräytyi pääasiassa dollyn sivuttaisheilahtelun perusteella. Havaittiin, että kuluneilla renkailla dollyn sivuttaisheilahtelu rajoitti ajonopeutta ja vaikutusta lisäsi vetoauton aliohjautuminen. Rajanopeuden suhteen renkaiden suorituskyky toisiinsa nähden vaihteli olosuhteiden mukaan samankaltaisesti kuin jarrutuskokeissa. Kuluneilla renkailla rajanopeus oli yhtä suuri tai suurempi kuin uusilla renkailla silloin, kun ajorata ei ollut lämmennyt eikä kiillottunut. Kiillottuneella ajoradalla uudet renkaat mahdollistivat huomattavasti suuremmat ajonopeudet. Tässä tutkimuksessa yhdistelmien käyttäytymistä tarkasteltiin yleisesti käytettyjen menetelmien, kuten heilahtelun vahvistumista kuvaavien RA-arvojen avulla. Jarrutushidastuvuutta ja sivuttaisheilahtelua tutkittiin aikatason lisäksi myös taajuustasossa. Työssä pohdittiin myös testien ja mittausten kehittämistä parhaan mahdollisen hyödyn saamiseksi esimerkiksi renkaiden tuotekehitystyöhön