Band-wegdek interactie: stil, schoon, zuinig?

Band-wegdek interactie: stil, schoon, zuinig?

Band-wegdek interactie: stil,schoon,zuinig? Dr. ir. Ines Lopez Arteaga Dynamics & Control Faculteit Werktuigbouwkunde Technische Universiteit Eindhoven 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 2

Onderzoek TU Eindhoven VEILIG (Stuurgedrag, comfort) SCHOON (Rolweerstand, band en wegdekslijtage) STIL (Geluid binnen en buiten het voertuig) 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 3

Inhoud Wat is rolweerstand? Rolweerstand & Milieu Invloedsfactoren Rolweerstand-Grip-Geluid 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 4

Weerstand leidt tot brandstofverbruik Luchtweerstand 100% 50% Aandeel Rolweerstand in totale weerstandskracht Rolweerstand 80 km/h Snelheid 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 5

Wat is rolweerstand? STILSTAAND ROLLEND Z Z -Z -Z

Wat is rolweerstand? MOMENT TEGENMOMENT x Fmotor Z R -Z FRR 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 7

Wat is rolweerstand? EVENWICHT Rolweerstandscoefficient CRR =FRR/Z Autobanden 0.8-1.2% Vrachtwagenbanden 0.4 1% Oorzaak: Energie verlies door herhaalde deformatie FRR -Z 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 8

Rolweerstand & Milieu 10% minder rolweerstand betekent: Auto s: 0.5 tot 1.5 % minder brandstof Vrachtwagens: 1.5 tot 3 % minder brandstof Minder brandstofverbruik minder CO2 uitstoot en minder NOx, PM10 uitstoot PM10 door uitlaatemissie is 70% van het totaal. 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 9

Invloedsfactoren Band Viscoelastische eigenschappen van rubber Afmetingen, opblaasdruk, belasting Wegdek Textuur Impedantie Voertuig Snelheid Wielophanging 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 10

Rolweerstand & Rubbereigenschappen Demping Geen demping FRR -Z -Z Oplossing: Zuiver elastische rubber maken? 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 11

Geen rolweerstand. GEEN GRIP! 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 12

Rolweerstand & Textuur Unevenness Mega-texture Macro-texture Micro-texture 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 13

Rolweerstand & Textuur Unevenness Mega-texture Macro-texture Micro-texture Tyre / road noise Tyre / road friction Tyre wear Rolling Resistance Unevenness Mega-texture Macro-texture 50 m 5 m 0.5 m 50 mm 5 mm 0.5 mm Micro-texture Texture wavelength 4.4 Hz 44 Hz 440 Hz 4400 Hz 44000 Hz Frequency Frequenties bij 80 km/h 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 14

Rolweerstand metingen Meetsysteem TU Gdansk Proefvakken Kloosterzande 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 15

Wegdek types ISO SMA DAC Thin layered asphalt PAC Double layer PAC Rubberized surfaces Surface dressings 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 16

Rolweerstand voor alle proefvakken 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 17

Textuur metingen x 10-3 0-5 -10 0.5 1 Root Mean Square Profile Depth (RMS) 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 18

Rolweerstand vs. RMS Texture Depth 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 19

Rolweerstand vs. RMS Texture Depth Duidelijke correlatie tussen textuur en rolweerstand 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 20

Rolweerstand vs. RMS Texture Depth Rolweerstand neemt toe met RMS Texture Depth 1 mm minder RMS Texture Depth betekent 10% minder rolweerstand Dus gemiddeld 2% minder brandstof verbruik 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 21

Rolweerstand vs. RMS Texture Depth Grote positieve textuur 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 22

Rolweerstand vs. RMS Texture Depth? 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 23

Dynamischgedrag wegdek 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 24

Dynamischgedrag wegdek X M F Dynamische stijfheid: X Admittance: A= F Z= F X Verloren energie E=Re{F*X}=Re{A*F 2 } 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 25

Rolweerstand vs. Dynamisch gedrag wegdek 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 26

Rolweerstand & Textuur Unevenness Mega-texture Macro-texture Micro-texture Tyre / road noise Tyre / road friction Tyre wear Rolling Resistance Unevenness Mega-texture Macro-texture 50 m 5 m 0.5 m 50 mm 5 mm 0.5 mm Micro-texture Texture wavelength 4.4 Hz 44 Hz 440 Hz 4400 Hz 44000 Hz Frequency Frequenties bij 80 km/h 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 27

Rolweerstand vs. Dynamisch gedrag wegdek 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 28

Rolweerstand vs. Dynamische stijdheid Flexibele wegdekken kunnen hoge en lage rolweerstand veroorzaken. Meer demping op macro/megatextuur gebied = meer rolweerstand Invloed stijfheid?? Onderzoek nodig om invloed van demping en stijfheid vast te stellen 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 29

Rolweerstand vs. Geluid Positieve correlatie? 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 30

Rolweerstand vs. Skid resistance Geen correlatie 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 31

Samenvattend 1 mm minder RMS Texture Depth, 10% minder rolweerstand, 2% minder brandstofverbruik. Rolweerstand van flexibele wegdekken hangt af van dynamische stijdheid onderzoek nodig om optimaal ontwerp vast te stellen. Minder rolweerstand = minder geluid. Geen correlatie tussen rolweerstand en skid resistance. 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 32

Cursus band/wegdek interactie Leer meer over de invloed van band en wegdek op: Geluid Rolweerstand Grip/veiligheid in Amsterdam op 11 & 12 November 2010. Meer info op www.mp.nl/cursus2010 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 33

Bedankt voor uw aandacht! 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 34

Band-wegdek interactie: stil,schoon,zuinig? Dr. ir. Ines Lopez Arteaga Dynamics & Control Faculteit Werktuigbouwkunde Technische Universiteit Eindhoven 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 35

Model geluid & rolweerstand Contact forces Energy dissipation Rolling resistance Contact model Model rotating tire Tyre response Hub forces Sound radiation Interior noise Road texture Dynamic Stiffness 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 36

Vergelijking model met experimenten Goede voorspelling van de relatie tussen rolweerstand en textuur model experiment Verschil in rubbereigenschappen banden 7e SilentRoads Symposium, 18 mei 2010 37