The relationship between rolling resistance and tyre operating conditions, with a focus on tyre temperature

Efforts to reduce greenhouse gas emissions from today’s increasing number of cars and trucks, are crucial in counteracting global warming. These efforts include the intent to reduce the effects of the resistive forces acting on the vehicle. Rolling resistance is one of these forces. A reduction in rolling resistance would aid in reducing greenhouse gas emissions, while also reducing the driving costs and increasing the driving range per charge for electric vehicles. This PhD research contributes to these efforts by the development of a rolling resistance measurement method on a flat track test equipment that avoids the curvature effects present in the standardised drum test. Another contribution is the development of a rolling resistance model that can describe the relationship between the tyre deformation and the forces acting on the tyre. The model is parametrised by results from the developed measurement method and is simple enough to be included in complete vehicle dynamicssimulations. In this thesis, the effects of different operational conditions, such as inflation pressure, tyre temperature, speed, load, road surface or tyre angles, are investigated and presented. The results from this investigation were used for the development of the measurement method for flat track test equipment. Tyre temperature is an important operating condition influencing rolling resistance and the proposed measurement method can be used to investigate rolling resistance at different tyre temperatures. The results obtained with the proposedmeasurement method, which are comparable to drum measurements performed under the same operating conditions, are used to parameterise the developed rolling resistance model. The model gives a good fit for the relationship between rolling resistance and tyre deformation. The measurement method and the model build a good platform for deeper investigations of rolling resistance and its connection to tyre temperature.
Arbete för att minska utsläppen av växthusgaser från det ökande antalet bilar och lastbilar är en viktig del i att motverka den globala uppvärmningen. Detta kan göras genom att reducera påverkan från de resistiva krafter som påverkar fordonet, med fokus på rullmotståndet. En minskning av fordonens rullmotstånd skulle medverka till att minska växthusgasutsläppen samt bidra till att reducera körkostnaderna och öka räckvidden per laddning för elbilar.Denna licentiatuppsats bidrar till detta genom att skapa en metod för rullmotståndsmätningar på plant underlag, för att kunna undvikakrökningseffekterna i den standardiserade trummätningen. Ett annatbidrag är en rullmotståndsmodell som beskriver växelverkan mellan däckdeformationer och däckkrafter. Modellen parametriseras med resultat från den framtagna mätmetoden och är tillräckligt enkel för att vara användbar i en komplett fordonsdynamiksimulering. I denna uppsats presenteras påverkan av olika driftsvillkor som däcktryck, däcktemperatur, hastighet, last, underlag och kurvatur. Dessa resultat nyttjades i utvecklandet av nämnda mätmetod för rullmotståndsmätningar på plant underlag. Däcktemperatur är ett viktigt driftsförhållande med stor påverkan på rullmotståndet och den föreslagna mätmetoden kan användas för att mäta rullmotstånd vid olika däcktemperaturer. Denna mätmetod användes sedan för att parametrisera indata till den utvecklade rullmotståndsmodellen. Det visade sig att modelldata avviker från uppmätt data för förhållandet mellan hjullast och däckdeformation på grund av modellgeometrin. Men modellen ger en god överenstämmelse för förhållandet mellan däckdeformation och rullmotstånd. Mätmetoden är, tillsammans med den föreslagna modellen, en bra bas för mer genomgående undersökningar av rullmotstånd och dess korrelation med däcktemperatur.