Däcken är en av de viktigaste delarna på ett vägfordon då det är i kontakten mellan däck och väg som driv-, broms- och styrkrafter genereras genom friktion vilket är de krafter som kontrollerar fordonets rörelse. Beroende på vilket fordon däcken är monterade på, vad fordonet har som arbetsuppgift och i vilken miljö som fordonet befinner sig i så påverkar det hur däcken är utformade dvs deras konstruktion samt vilka egenskaper man eftersträvar.Syftet med detta arbete är att studera hur olika fordons däckkonstruktion och däckegenskaper skiljer sig mellan olika fordonsslag. Arbetet har begränsats till tre fordonsslag; personbilar, lastbilar och traktorer. Utifrån litteraturstudien kan det för personbilsdäck bedömas vara viktigt att ha goda köregenskaper, såsom väghållning, vått grepp, och bromsförmåga, samt att klara en lätt last relativt lastbilar och traktorer. På lastbilsdäck ställs krav främst kring låg bränsleförbrukning och däckslitage samt maximal lastkapacitet. Det innebär krav på däckegenskaper såsom lågt rullmotstånd, robust slitstark däckkonstruktion och högt belastningsindex. För traktorer är det viktigaste däckegenskaperna lågt rullningsmotstånd, hög lastkapacitet, lågt marktryck och ett däckmönster gjort för applikationen. Detta för att traktorn ska kunna ha en låg bränsleförbrukning, hög lastkapacitet, bra markgrepp och inte skada den mark som traktorn framförs på.Att hitta information kring egenskaper för ett specifikt däck visade sig svårt då den informationen sällan ges ut av däcktillverkarna. Därav begränsades möjligheten till en mer grundlig analys av däckegenskaper.

Plast och mikroplaster i natur, hav och vatten är ett stort globalt problem. Då plast i olika former förekommer i många olika produkter leder detta till att det skapas stora volymer plaster som kan spridas ut i naturen från många olika emissionskällor. Plast har ingen säker nedbrytningstid och påverkar då omgivningen under mycket lång tid då plast som bryts ned bildar mikroplaster över tid. Mikroplaster kan även tillverkas för olika ändamål som exempelvis gummigranulat. Detta examensarbete är en litteraturstudie angående mikroplaster i Hudiksvalls kommun med en avgränsning mot fyra av de större utsläppskällorna, mikroplaster från konstgräsplaner, nedskräpning, tvätt av syntetiska textilier samt mikroplaster som uppkommer vid slitage av däck och vägmarkeringsfärger.   Rapporten visar även på ungefärlig storlek på utsläppen från källorna i Hudiksvalls kommun samt åtgärdsförslag med en föreslagen prioriteringsordning. Resultatet visar att det finns förhållandevis stora utsläpp av mikroplaster inom kommunen, dock finns möjligheten att reducera vissa utsläppskällor med förhållandevis enkla och kostnadseffektiva medel. Utsläppen från konstgräsplaner i kommunen kan med följande åtgärder reduceras kraftigt. Skoborstar i närheten av konstgräsplanen, granulatfällor i närliggande dagvattenbrunnar vilka samlar upp eventuellt gummigranulat som annars hamnat i dagvattnet, en barriär vid sidan om planen för att hindra spridning till närliggande områden. När det gäller de lokala utsläppen av nedskräpning, slitage av däck och vägmarkeringar samt tvätt av syntetiska textilier krävs fler studier och undersökningar för att få mer exakta lokala utsläppsdata och för att få information om var mikroplasterna tar vägen efter de lämnat vägbanan vid slitage av däck och vägmarkeringar. Några källor som exempelvis mikroplaster från konstgräsplaner går att åtgärda fysiskt medan de andra tre utsläppskällorna kräver mer information eller ändrade vanor och mönster för att åtgärderna ska få större inverkan. Exempel kan vara att minska användandet av lastbilar vid tunga transporter och att öka användningen av kollektivtrafiken för att minska bilkörningen. Kommunen har som intention att följa agenda 2 030, vilket är globala mål beträffande ekonomisk, social och ekologisk hållbarhet. I Sverige och Hudiksvall har miljömålen preciserats i syfte att tydliggöra de viktigaste åtgärderna. Hudiksvall är sedan 2 002 en ekokommun vilket innebär att alla beslut ska innefattas av hållbarhetsprincipen, nya sätt att tänka ses som viktigt. Framtida studier angående mikroplaster och dess spridningsvägar krävs för att få mer specifika lokala data för att på så sätt kunna arbeta aktivt för att minimera dessa utsläpp oavsett storlek och källa. / Plastic and microplastics in nature, sea and water are a major global problem. Because plastics in different forms are present in a big variety of products, this leads to a big volume of plastics that can be spread out to nature from different emission sources. Plastics do not have a sure degradation time; plastics can, therefore, affect the environment for a very long time due to the formation of degraded plastics microplastics over time. Microplastics can also be manufactured as such, in the form of, for example rubber granules. This thesis is a literature study of microplastics in the municipality of Hudiksvall, with a delimitation of four of the following major emission sources of microplastics, artificial turf, littering, washing of synthetic fibres textiles and wire tear and road marking paint. The rapport is also showing the approximate quantity of the emissions from the sources above in the municipality of Hudiksvall together with proposed actions with a proposed priority order. The results show the emissions within the municipality to be relatively large, however, it is possible to greatly reduce some of the emissions with relatively simple and cost-effective means. The emissions from artificial turf can be greatly reduced with the following actions. Shoe brushes near the artificial grass, granular traps in the nearby stormwater drains for collection of rubber granular that otherwise would have ended up in the stormwater. The third action is a barrier at the sides of the artificial turf to prevent the spreading of rubber granular to nearby areas. More studies are needed regarding the emissions from littering, wire tear and road marking paints and washing of synthetic textiles to find more secure local and regional data and to get more data of what happens to the microplastics after it leaves the roads. The emissions of microplastics from artificial turfs can physically be addressed while the other three emission sources require both more information and changed habits and patterns to give a bigger impact to the measures.  Some examples may be to reduce the use of trucks for heavy transport and use trains to a greater extent. Another is to increase the use of public transport to reduce the use of cars. The municipality of Hudiksvall intends to follow Agenda 2 030, which is several global goals for economic, social, and ecological sustainability. In Sweden and Hudiksvall the environmental goals have been even more specified to clarify the most important measures. Hudiksvall municipality is an eco-municipality since 2 002. That means all decisions must be included in the sustainability principle, new ways of thinking are seen as important. Future studies of microplastics and its emission pathways are required to get more specific local data to be able to work actively to reduce the emissions regardless of the size or source.

In contradistinction with road transport exhaust particulate matter (PM) emission, non-exhaust PM emission has not decreased substantially in recent years. One source of non-exhaust PM emission is studded tyre-pavement contact. A-state-of-the-art experimental machines must be developed and improved in order to make a contribution to decrease of non-exhaust PM emission consequently improving human health. This thesis carried out at the department of Machine Design at KTH Royal Institute of Technology deals with redesign of the tribometer available at the department premises to mount and test scaled down studded tyre-pavement PM generation. Three concepts of redesigned tribometer were generated and evaluated against each other, out of which one was selected to be designed in detail, manufactured, assembled and tested. Final concept validation was conduction of an experiment with studded and plain tyres running on a granite sample. PM10 and PM0.5 results were collected and analysed and final redesign of the tribometer was assessed. / I motsats till utsläpp av partiklar från vägtransporter har utsläpp av partiklar från andra källor än avgaser inte minskat avsevärt under de senaste åren. En källa till utsläpp av partiklar utöver avgaser är kontakten mellan dubbdäck och vägbana. Det är nödvändigt att utveckla och förbättra de senaste laborationsmaskinerna för att kunna bidra till att minska icke avgasrelaterade utsläpp och därmed människors hälsa. Denna avhandling, som utförts vid avdelningen för maskinkonstruktion vid KTH (Kungliga Tekniska Högskolan), handlar om att omkonstruera den tribometer som finns tillgänglig vid institutionen för att kunna montera och testa en nedskalad produktion av partiklar från däck och beläggning med dubbdäck. Tre koncept för en omkonstruerad tribometer skapades och utvärderades mot varandra, varav en valdes ut för att konstrueras i detalj, tillverkas, monteras och testas. Den slutliga valideringen av konceptet bestod av att genomföra ett experiment med dubbade och vanliga däck som kördes på ett granitprov. PM10- och PM0.5-resultaten samlades in och analyserades, varpå den slutliga omkonstruktionen av tribometern utvärderades.

An operating vehicle requires energy to oppose the subjected driving resistances. This energy is supplied via the fuel combustion in the engine. Decreasing the opposing driving resistances for an operating vehicle increases its fuel efficiency: an effect which is highly valued in today’s industry, both from an environmental and economical point of view. Therefore a lot of progress has been made during recent years in the area of fuel efficient vehicles, even though some driving resistances still rises perplexity. These resistances are the air drag Fd generated by the viscous air opposing the vehicles propulsion and the rolling resistance Frr generated mainly by the hysteresis caused by the deformation cycle of the viscoelastic pneumatic tires. The energy losses associated with the air drag and rolling resistance account for the majority of the driving resistances facing an operating vehicle, and depends on numerous stochastic and ambient parameters, some of which are highly correlated both within and between the two resistances. To increase the understanding of the driving mechanics behind the energy losses associated with the complexity that is rolling resistance, a set of complete vehicle tests has been carried out. These tests were carried out on the test track Malmby Fairground, using a Scania CV AB developed R440 truck equipped with various sensors connected in one measurement system. Under certain conditions, these parameters can allow for an investigation of the rolling resistance, and a separation of the rolling resistance and air drag via explicit subtraction of the air drag from the measured traction force. This method is possible since the aerodynamic property AHDVCd(β) to some extent can be generated from wind tunnel tests and CFD simulations. Two measurement series that enable the above formulated method of separation were designed and carried out, using two separate measurement methods. One which enables the investigation of the transient nature of rolling resistance as it strives for stationarity, where the vehicle is operated under constant velocities i.e. no acceleration, and one using the well established method of coastdown, where no driving torque is applied. The drive cycles spanned a range of velocities, which allowed for dynamic and stationary analyses of both the tire temperature- and the velocity dependence of rolling resistance. When analysing the results of the transient analysis, a strong dependence upon tire temperature for given constant low velocity i.e. v ≤ 60 kmh−1 was clearly visible. The indicated dependency showed that the rolling resistance decreased as the tire temperature increased over time at a given velocity, and vice versa, towards a stationary temperature and thereby rolling resistance. The tire temperature evolution from one constant velocity to another, took place well within 50 min to a somewhat stationary value. However, even though the tire temperature had reached stationarity, rolling resistance did not; there seemed to be a delay between stationary tire temperature, and rolling resistance. The results did not indicate any clear trends for v ≥ 60 kmh−1, where the results at v = 80 kmh−1 were chaotic. This suggests that some additional forces were uncompensated for, or that the compensation for air drag was somehow wrongly treated at higher velocities. Several factors ruled out any attempts at proposing a new rolling resistance model. These included: the chaotic results for v = 80 kmh−1, the delayed rolling resistance response upon tire temperature stabilization, and the lack of literature support for the observed tendency. The results from the coastdown series on the other hand, showed good agreement with a dynamical model suggested in literature. The stationary temperature behaviour for the considered velocity range at assumed constant condition is also supported in literature. Finally, an investigation of the aerodynamic property AHDVCd inspired by ongoing work in ACEA (European Automobile Manufacturers’ Association), was carried out assuming both zero and non-zero air drag at low velocities. The results indicated surprisingly good agreement with wind tunnel measurements, especially when neglecting air drag at low velocities: as suggested by ACEA. / För att övervinna de motstånd som ett fordon utsätts för under drift krävs energi, vilket levereras genom förbränningen av bränsle. Genom att minska de körmotstånd som ett fordon utsätts för under drift, kan man öka dess energieffektivitet. Denna potential är idag högt värderad i fordonsindustrin, både ur ett miljömässigt och ekonomiskt perspektiv. På senare år har stora framsteg gjorts inom området energieffektiva fordon, men fortfarande råder det förvirring kring de energiförluster som förknippas med luftmotstånd Fd och rullmotstånd Frr, där luftmotståndet skapas av den omkringliggande viskösa luften, medan rullmotståndet genereras av hysteresen som uppstår när fordonets viskoelastiska pneumatiska däck utsätts för deformation. De energiförluster som förknippas med luft- och rullmotstånd motsvarar den största delen av de motstånd som ett fordon påverkas av, och beror på en mängd stokastiska och yttre parametrar, varav vissa är starkt korrelerade både inom och mellan nämnda motstånd. För att förbättra förståelsen kring dessa energiförluster, med fokus på förståelsen av rullmotstånd, har ett antal helfordonstest genomförts. Dessa genomfördes på provbanan Malmby Fairground med en R440 lastbil från Scania CV AB, utrustad med en mängd sensorer sammankopplade i ett mätsystem. Det uppbyggda mätsystemet möjliggjorde samtida mätningar av bl.a. drivande moment, motorvarv, fordonshastighet, däcktemperatur, omkringliggande lufts hastighet och dess riktning. Under specifika förhållanden kunde dessa parametrar möjliggöra analys av rullmotstånd genom en explicit subtraktion av luftmotstånd från den uppmätta drivande kraften. Denna metod är möjlig tack vare en förhållandevis bra modell av ekipagets aerodynamiska egenskap AHDVCd(β), som generats från vindtunneltest och CFD simuleringar. Två körcykler som möjliggjorde ovan formulerade separation designades och genomfördes. Dessa använder två skilda mätmetoder, varav den ena möjliggör analys av rullmotståndets övergående förlopp från dynamiskt till stationärt genom att hålla konstant hastighet. Den andra studerade det dynamiska förloppet genom den väletablerade metoden utrullning, dvs. utan något drivande moment. Dessa körcyklar genomfördes, för ett antal hastigheter, vilket möjliggjorde analys av både hastighets- och däcktemperaturberoendet hos rullmotstånd, under dynamiska såväl som stationära förlopp. Analysen av rullmotståndets dynamik i strävan mot stationära förhållanden visade på ett starkt temperaturberoende vid låga hastigheter dvs. v ≤ 60 kmh−1. Beroendet visade på att rullmotståndet avtog med ökande däcktemperatur och vice versa, tills dess att en någorlunda stationär temperatur för given hastighet uppnåtts. Däcktemperaturen stabiliserades till ett nytt stationärt värde inom 50 min från att hastigheten ändrats. Resultaten tyder dock på att även om stationär däcktemperatur uppnåtts finns det en fördröjning i rullmotståndets tidsspann innan rullmotståndet stabiliserat sig. För högre hastigheter, dvs. v ≥ 60 kmh-1, var dock inga klara trender synliga, varken i hastighet eller temperatur och resultaten vid v = 80 kmh-1 var kaotiska. Detta antyder att man missat att kompensera för någon kraft vid höga hastigheter, alternativt att man på något sätt kompenserar fel för luftmotståndet vid högre hastigheter. Flera faktorer hindrade försök att föreslå någon ny rullmotståndsmodell. Dessa faktorer inkluderar det kaotiska resultatet vid v = 80 kmh-1, tidsfördröjningen mellan stationärt rullmotstånd och däcktemperatur samt att resultatet för antagna stationära värden inte finner stöd i litteraturen. Resultatet från utrullningsprovet överstämmer dock bra med tidigare föreslagen dynamisk modell, samt att resultaten av beteendet hos stationär temperatur för olika hastigheter även de överensstämmer med och finner stöd i litteraturen. Slutligen har en studie kring den aerodynamiska egenskapen AHDVCd, inspirerad av pågående arbete inom ACEA (European Automobile Manufacturers’ Association) utförts både med antagandet av ett noll- skilt och med ett försumbart luftmotstånd vid låga hastigheter. Resultatet visar på en överraskande god överensstämmelse med vindtunnelmätningar, framför allt under antagandet av försumbart luftmotstånd vid låga hastigheter i enlighet med förslagen metod från ACEA.

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.

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.

Arbetets syfte var att göra ett motiverat val av däck till bilen som KTH Formula Student planerar att utveckla till 2025. Detta gjordes genom att använda däckdata från FSAE TTC och utifrån den modellera alla däck med däckmodellen Magic Formula TNO MFTyre/MF-Swift 6.1. Denna modell innehåller variationer i däcktryck, camber och vertikal last. Därefter simulerades varvtid vid olika grenar som skidpad, autocross och endurance för att jämföra alla däcks prestanda. Dessutom kunde flera andra värden värda att jämföras beräknas utifrån däckmodellen och datan från FSAE TTC. Dessa var hållbarhet, däcktemperatur, däckens massa, sidkraftskoefficient, camberkänslighet och däckens fjäderkonstant. Alla dessa värden jämfördes till sist där varvtid och hållbarhet prioriterades. Tre däck fanns kvar i slutet vilka rekommenderades.