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“Mobility Aerodynamics" Technologie

11. Juni 2018

Präzise Simulationen zur „aerodynamischen Strömung“: Ein weiteres zentrales Element zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs und zur Erhöhung der Reichweite von Elektrofahrzeugen - Toyo Tires wendet seine eigene „Mobility Aerodynamics“ -Technologie an

Hyogo, Japan - Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. (Hauptsitz: Itami, Präfektur Hyogo, Präsident & CEO: Takashi Shimizu) gibt die Entwicklung einer eigenen „Mobility Aerodynamics“-Technologie (aerodynamische Simulation) durch die Anwendung aerodynamischer Strömungssimulationen bekannt. Diese Technologie spielt eine wichtige Rolle bei der Konzeption von „Reifen mit ausgezeichneten aerodynamischen Eigenschaften※1“, die erforderlich sind, um den Kraftstoffverbrauch weiter zu reduzieren und die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu erhöhen.

※1) Aerodynamische Eigenschaften:
Die Eigenschaften von Luftkräften (Luftwiderstand) und Luftstrom, die auf einen Körper wirken, während er sich durch die Luft bewegt.

            “Mobility Aerodynamics" Technologie"


Dank unserer neuen „Mobility Aerodynamics“-Technologie sind wir in der Lage, die aerodynamischen Eigenschaften von Reifen und Fahrzeugen unter Berücksichtigung der Reifenaufstandsflächenbedingungen von rollenden Reifen vorherzusagen. ※2 Wir verwenden reale Musterdesigns von Reifen, um die Bedingungen der Reifennutzung bei fahrenden Fahrzeugen (hauptsächlich die Last auf den Reifen sowie die Fahrzeuggeschwindigkeit) mit den Bedingungen verschiedener Rad- und Fahrzeugformen zu kombinieren, wobei auch die unter diesen Bedingungen auftretenden Veränderungen der Reifenform berücksichtigt werden.

※ 2) Reifenaufstandsflächenbedingungen von rollenden Reifen: Bedingungen eines Reifens, der auf einer realen Straßenoberfläche rollt (Bedingungen an der Kontaktstelle).
Durch die Kombination der unterschiedlichen Bedingungen bietet die „Mobility Aerodynamics“-Technologie unserem Unternehmen Vorteile bei der Entwicklung von Ideen bezüglich aerodynamischer Eigenschaften von Fahrzeugen, die von Herstellern für einen verbesserten Kraftstoffverbrauch und eine größere Reichweite konzipiert wurden. Dieser Durchbruch ermöglicht es uns auch, „Reifen mit hervorragenden aerodynamischen Eigenschaften“ zu entwickeln, die auf hochpräzisen Simulationen basieren und numerische Daten liefern, die mit den Ergebnissen von Windkanaltests mit realen Fahrzeugen übereinstimmen,※3 so dass wir solche Reifen auf dem Markt anbieten können.

※3) Windkanaltests mit realen Fahrzeugen: Diese Tests werden in einer speziell entwickelten Anlage durchgeführt, die für das bloße Auge unsichtbare Luftströme erzeugt. Die Strömungsfelder um ein reales Fahrzeug herum werden sichtbar gemacht und der Luftwiderstand wird quantitativ gemessen.
Komplexe Reifen, einschließlich individueller Profilmuster, wurden mit denen von realen Fahrzeugen und Rädern kombiniert. Reifenverformungen, die durch Unterschiede in der aufgebrachten Last, der Geschwindigkeit, dem Schwimmwinkel und anderen Faktoren verursacht werden, wurden berücksichtigt, um Techniken für die Simulation aerodynamischer Eigenschaften zu entwickeln. Dies verschafft uns einen in der Branche noch nie dagewesenen Vorteil.
・ Bedeutung aerodynamischer Eigenschaften
Der Luftwiderstand ist der Widerstand, dem ein Fahrzeug ausgesetzt ist, während es sich bewegt. Eine Verringerung dieser Kraft kann zu einer verbesserten Kraftstoffeffizienz führen. Aufgrund des gesellschaftlichen Drucks, die Umweltleistung zu steigern, arbeiten Automobilhersteller an neuen Fahrzeugkonstruktionen, die über verbesserte aerodynamische Eigenschaften verfügen. Dabei stehen Hersteller von Elektrofahrzeugen zusätzlich vor der Herausforderung, die Reichweite pro Akkuladung zu erweitern, so dass die Verbesserung der aerodynamischen Eigenschaften für sie ebenfalls ein wichtiges Ziel darstellt.
・ Verhältnis zwischen Reifen und Aerodynamik
Beim Drehen und unter Last verändern Reifen an einem fahrenden Fahrzeug verändern ihre Form. Ein drehendes Objekt wirkt auf die Umgebungsluft und verändert die Strömungsfelder. Diese haben eine direkte Auswirkung ※4 auf die aerodynamischen Eigenschaften des Fahrzeugs. Die Minimierung dieses Effekts durch die Optimierung der Querschnittskontur des Reifenprofils senkt den Kraftstoffverbrauch. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen zunächst die um drehende Reifen herum entstehenden Strömungsfelder analysiert werden, um anschließend Möglichkeiten zu entwickeln, diese Strömungsfelder zu steuern.

※4) Direkter Effekt: Schätzungsweise sind Reifen für etwa 15 % des gesamten Luftwiderstands verantwortlich, dem ein fahrendes Fahrzeug ausgesetzt ist.
・Harmonisierung weltweiter Normen zur Messung des Kraftstoffverbrauchs
Im Jahr 2014 hat das Weltforum für die Harmonisierung von fahrzeugtechnischen Vorschriften (WP29) weltweit einheitliche technische Regeln zur „Bestimmung des Kraftstoffverbrauchs und der Abgasemissionen von Personenkraftwagen (WLTP ※ 5)“ verabschiedet. Damit wurden die bis dahin je nach Land oder Region unterschiedlichen Mess- und Prüfverfahren für den Kraftstoffverbrauch, die Emissionsvorschriften sowie die Sicherheit weltweit standardisiert. Die WLTP, welche die Resistenzprüfungen einzelner Kraftfahrzeuge vorschreibt, umfasst auch Windkanaltests, um den Luftwiderstand der Reifen zu bestimmen, was sich direkt auf die regulierten Werte für aerodynamische Eigenschaften von Reifen auswirkt. Dies bedeutet, dass Entwicklungen zur Verbesserung der Strömungsfelder um Reifen herum besonders im Mittelpunkt des Interesses stehen.

※5) WLTP: Worldwide Harmonised Light-Duty Vehicles Test Procedure (deutsch: Weltweit einheitliches Testverfahren für Leichtfahrzeuge)
In Anbetracht der oben genannten drei Punkte sind wir als Reifenhersteller uns der gesellschaftlichen Bedeutung und des industriellen Nutzens der Fähigkeit bewusst, „konkreter darzustellen, wie aerodynamische Eigenschaften auf ihr optimales Niveau angehoben werden können“. Wir gehen davon aus, durch diese Art der Reifenentwicklung einen „Vorteil für unser Unternehmen“ zu erzielen. Wir können diese Ziele durch Techniken erreichen, die eine hochpräzise Vorhersage ermöglichen.
Wir haben numerische Simulationsverfahren entwickelt, bei denen „Supercomputer für die Reifenanalyse“ zum Einsatz kommen, und unsere Reifenentwickler verwenden diese Verfahren, um Produkte für den Markt zu konzipieren. Durch die Anwendung unserer eigenen „T-Modus“-Designtechnologie, die Reifenanalyse mit Fahrsimulationen kombiniert, konnten wir die Entwicklungszeit signifikant verkürzen und eine hochpräzise Konstruktion erreichen.
Unsere neu entwickelte „Mobility Aerodynamik“-Technologie repräsentiert T-Modus-Fortschritte, die es uns ermöglicht haben, Ansätze in Bereichen zu etablieren, die durch frühere Forschung nicht erreicht werden konnten. Durch die Verwendung verschiedener numerischer Simulationsverfahren zur Quantifizierung von Bewegungen und Bedingungen, die von der Aerodynamik real fahrender Fahrzeuge beeinflusst werden, wie „die Veränderung der Reifenform aufgrund von Belastung und Fahrbedingungen“, „die Beeinflussung der Reifendrehung durch diskontinuierliche Reifenmuster“ und „die Beeinflussung von Strömungsfeldern durch den Kontakt zwischen Reifen und Straße“, sowie durch die Kombination dieser verschiedenen Faktoren konnten wir Strömungsfelder rund um Reifen und fahrende Fahrzeuge simulieren und visualisieren.

Mit „Designtechnologien für die Straßenmobilität der Zukunft“ wird Toyo Tire & Rubber weiterhin neue Maßstäbe für die Entwicklung von Reifen setzen.

 
 
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