Animation of Tire Adaptive Footprint, Dynamic Contact Pressure, and Tread Deformation during Cornering

Autor

Meng Zhang

Beteiligtes Institut

Institut für Fahrzeugsystemtechnik (FAST)

Genre

Imagefilm

Beschreibung

Diese Animation wurde mit dem Reifenmodell $M_{F7}$ erstellt, das im Rahmen der Dissertation „An Integrated Tire Modeling Framework for Friction and Wear Analysis“ entwickelt wurde. Sie veranschaulicht die Entwicklung der Reifenaufstandsfläche, der dynamischen Kontaktpressungsverteilung und der Verformung des Laufstreifengummis in der Reifenebene während eines Lenkvorgangs.

In der Simulation rollt der Reifen auf einem Innentrommelprüfstand mit einem Trommelradius von 1,9 m. Die Vertikallast beträgt 6 kN und die Fahrgeschwindigkeit 60 km/h. Sowohl der Sturzwinkel als auch der Längsschlupf sind gleich null, während der Schräglaufwinkel von −12° bis +12° variiert wird.

Die Animation umfasst sechs Teilbilder, die in einer $2 \times 3$-Anordnung dargestellt sind. Die ersten beiden Teilbilder in der oberen Reihe zeigen die Seitenkraft und das Rückstellmoment in Abhängigkeit vom Schräglaufwinkel. Die roten Markierungen kennzeichnen jeweils den Betriebspunkt, der in den übrigen Teilbildern dargestellt ist.

Das Teilbild unten links zeigt die durch die Karkassenverformung während des Lenkvorgangs verursachte adaptive Geometrie der Reifenaufstandsfläche sowie die Veränderungen der äquivalenten Angriffspunkte der Reifen-Fahrbahn-Kontaktkräfte. Die beiden dunklen, orthogonal zueinander verlaufenden Linien auf der Fahrbahnoberfläche kennzeichnen die x- und y-Richtung des globalen Koordinatensystems. Die beiden weißen, orthogonalen Linien innerhalb der Reifenaufstandsfläche stellen die entsprechenden Richtungen des auf den Mittelpunkt der Aufstandsfläche bezogenen W-Achsen-Koordinatensystems des Reifens dar.

Das mittlere Teilbild in der unteren Reihe zeigt die dynamische Kontaktpressungsverteilung aus der Draufsicht, dargestellt im auf den Radmittelpunkt bezogenen H-Achsen-Koordinatensystem des Reifens. Die rote durchgezogene Linie kennzeichnet die laterale Position, an der die in den beiden rechten Teilbildern dargestellten Verformungsprofile des Laufstreifens ausgewertet werden.

Die Teilbilder oben rechts und unten rechts zeigen die Verformung des Laufstreifengummis in der Reifenebene von der Einlaufkante der Aufstandsfläche auf der rechten Seite bis zur Auslaufkante auf der linken Seite. Die Ergebnisse werden im H-Achsen-Koordinatensystem beziehungsweise im W-Achsen-Koordinatensystem dargestellt. Die schwarze gestrichelte Linie kennzeichnet die Bewegungsrichtung des Reifens. Die durchgezogenen Verbindungslinien zwischen den Gürtel- und Laufstreifenpositionen stellen die Verformung der einzelnen Laufstreifenelemente in der Reifenebene dar. Graue Verbindungslinien kennzeichnen Elemente im Haftbereich, während rote Verbindungslinien Elemente darstellen, die die Reibhaftgrenze überschritten haben und relativ zur Fahrbahn gleiten.

Schlagwörter

Tire contact mechanics, Tire cornering, Adaptive footprint, Dynamic contact pressure distribution, Carcass deformation

Laufzeit (hh:mm:ss)

00:00:20

Publiziert am

31.07.2026

Fachgebiet

Maschinenbau

Lizenz

KITopen-Lizenz

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