JP2003072328A - Simulating method and device of tire performance - Google Patents

Simulating method and device of tire performance

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JP2003072328A
JP2003072328A JP2002177548A JP2002177548A JP2003072328A JP 2003072328 A JP2003072328 A JP 2003072328A JP 2002177548 A JP2002177548 A JP 2002177548A JP 2002177548 A JP2002177548 A JP 2002177548A JP 2003072328 A JP2003072328 A JP 2003072328A
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正貴 白石
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simulate tire performance accurately. SOLUTION: A tire to be evaluated is approximated by a tire finite element model in which the tire is divided into finite many elements. The tire performance is approximately simulated based on the tire finite element model using a finite element method. The tire finite element model comprises a tire body element model and a tread pattern element part. In the tire body element model, a cord reinforcement including a carcass and a belt, a rubber part including side wall rubber and bead rubber, and a bead core are interconnected in the same cross sectional shape in the circumferential direction of the tire. In the tread pattern element part, the tread pattern of the tire is divided into many finite elements over entire circumference in the circumferential direction of the tire, and a plurality of models having different tread patterns are provided. In the tire finite element model, the tire is grounded to a virtual road surface, running simulation is performed under a prescribed running condition, and prescribed information is obtained from the tire finite element model.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、精度良くタイヤ性
能をシミュレートしうるタイヤ性能のシミュレーション
方法及びその装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tire performance simulation method and apparatus capable of accurately simulating tire performance.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
タイヤの開発は、試作品を作り、それを実験し、実験結
果から改良品をさらに試作するという繰り返し作業で行
われていた。この方法では、試作品の製造や実験に多く
の費用と時間を要するため、開発効率の向上には限界が
ある。かかる問題点を克服するために、近年では近似解
析手法などを用いたコンピューターシミューションによ
り、タイヤを試作しなくてもある程度の性能を予測・解
析する方法が提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, the problems to be solved by the invention
The development of tires has been a repetitive process of making prototypes, experimenting with them, and making prototypes of improved products based on the experimental results. This method requires a large amount of cost and time for manufacturing a prototype and an experiment, and thus there is a limit to improvement of development efficiency. In order to overcome such a problem, in recent years, a method of predicting / analyzing performance to some extent by computer simulation using an approximate analysis method or the like has been proposed without prototyping a tire.

【0003】コンピュータシミュレーションには、種々
の解析法が用いられ、例えば有限要素法を用いたものが
良く知られている。有限要素法(Finite Element Metho
d )は、構造物を有限要素と呼ばれる有限の大きさの多
数の領域に分割し、各有限要素に比較的簡単な特性を与
えて系全体を解析する手法である。
Various analysis methods are used for computer simulation, and for example, the one using the finite element method is well known. Finite Element Metho
d) is a method of dividing the structure into a large number of finite elements called finite elements and giving each finite element relatively simple characteristics to analyze the entire system.

【0004】従来のタイヤ性能の有限要素法による解析
は、タイヤの非転動状態での荷重負荷解析であったり、
またトレッドパターンについては、溝のない、いわゆる
プレーントレッドが多く、タイヤのトレッドパターン全
てを有限要素にモデル化したものは知られていない。ま
た、タイヤの内部には、カーカス、ベルトなどのコード
材を角度を変えて積層した補強層などが設けられるが、
これらについても1枚の平面シェル要素などで簡略モデ
ル化した解析がほとんどであった。
Conventional finite element analysis of tire performance is a load analysis in a non-rolling state of the tire,
Many tread patterns are so-called plain treads without grooves, and there is no known tread pattern in which all the tire tread patterns are modeled as finite elements. Also, inside the tire, a reinforcing layer, etc., in which cord materials such as carcass and belt are laminated at different angles, is provided.
In most of these cases, too, a simple model was analyzed using a single plane shell element.

【0005】このため、これまでのシミュレーションで
は、タイヤの挙動をおおまかに予測・解析することはで
きるが、製品に付するトレッドパターンによる影響につ
いては解析不能であった。
Therefore, in the simulations up to now, the behavior of the tire can be roughly predicted and analyzed, but the influence of the tread pattern attached to the product cannot be analyzed.

【0006】本発明のうち、請求項1又は5記載の発明
では、評価しようとするタイヤの有限要素モデルは、前
記タイヤのトレッドパターンをタイヤ周方向の全周に亘
り有限個の多数の要素に分割したトレッドパターン要素
部を具えることを基本として、トレッドパターンを考慮
に入れた実際の開発に適用可能な精度の良いタイヤ性能
をシミュレートしうるタイヤ性能のシミュレーション方
法、装置を提供することを目的としている。
In the present invention as set forth in claim 1 or 5, the finite element model of the tire to be evaluated is such that the tread pattern of the tire has a finite number of elements over the entire circumference in the tire circumferential direction. To provide a tire performance simulation method and device capable of simulating accurate tire performance that can be applied to actual development in consideration of the tread pattern, based on having the divided tread pattern element part. Has an aim.

【0007】また、請求項3記載の発明では、タイヤの
内部構造に関して、カーカス、ベルト層といったコード
補強材、サイドウォールゴムなどのゴム部、ビードコア
など、各構造材を有限個の複数の要素に分割した要素モ
デルを設定するとともに、コード補強材のうちコード材
については、異方性を定義した四辺形膜要素にモデル化
し、またトッピングゴムについては六面体ソリッド要素
にモデル化することによって、非常に精度の良いタイヤ
性能をシミュレートでき、タイヤのパターン形状や、カ
ーカスやベルトの配置、トッピングゴムの厚さなど詳細
なタイヤ設計までを検討可能とするタイヤ性能のシミュ
レーション方法を提供することを目的としている。
According to the third aspect of the invention, regarding the internal structure of the tire, each structural material such as a carcass, a cord reinforcing material such as a belt layer, a rubber portion such as sidewall rubber, and a bead core is made into a finite number of plural elements. By setting a divided element model, the cord material of the cord reinforcing material is modeled as a quadrilateral membrane element that defines anisotropy, and the topping rubber is modeled as a hexahedral solid element. Aiming to provide a tire performance simulation method that can simulate accurate tire performance, and that allows detailed study of tire design such as tire pattern shape, carcass and belt placement, and topping rubber thickness. There is.

【0008】また、請求項4記載の発明では、タイヤ有
限要素モデルの内圧、軸荷重、スリップ角、キャンバー
角、タイヤ有限要素モデルと仮想路面との間の摩擦など
の走行条件を設定し、このタイヤ有限要素モデルから、
特にタイヤの開発に重要となるコーナリングフォース、
接地面の形状又は内部応力分布を含む情報を取得しうる
タイヤ性能のシミュレーション方法を提供することを目
的としている。
According to the fourth aspect of the invention, running conditions such as the internal pressure of the tire finite element model, the axial load, the slip angle, the camber angle, and the friction between the tire finite element model and the virtual road surface are set. From the tire finite element model,
Cornering force, which is especially important for tire development,
An object of the present invention is to provide a tire performance simulation method capable of acquiring information including the shape of the contact surface or the internal stress distribution.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明のうち請求項1記
載の発明は、評価しようとするタイヤを有限個の多数の
要素に分割したタイヤ有限要素モデルで近似し、有限要
素法を用いて前記タイヤ有限要素モデルからタイヤ性能
をシミュレーションするタイヤ性能のシミュレーション
方法であって、カーカス、ベルトを含むコード補強材
と、サイドウォールゴム、ビードゴムを含むゴム部と、
ビードコアとがタイヤ周方向に同一断面形状で連続する
タイヤボディ部を有限個の要素に分割してタイヤボディ
部要素モデルを設定する処理と、タイヤ周方向にのびる
縦溝とこの縦溝と交わる向きにのびる横溝とを有する前
記タイヤのトレッドパターンをタイヤ周方向の全周に亘
り有限個の多数の要素に分割したトレッドパターン部要
素モデルを設定する処理と、このトレッドパターン部要
素モデルを前記タイヤボディ部要素モデルに結合するこ
とによりタイヤ有限要素モデルを設定する処理と、前記
タイヤ有限要素モデルの内圧、軸荷重、スリップ角、キ
ャンバー角、タイヤ有限要素モデルと仮想路面との間の
摩擦係数を含む走行条件を設定するとともに、このタイ
ヤ有限要素モデルを仮想リムに装着し前記仮想路面に対
して接触又は相対移動させる走行シミュレーション処理
と、前記走行シミュレーション中のタイヤ有限要素モデ
ルから所定の情報を取得する情報取得処理とを含むとと
もに、前記トレッドパターン部要素モデルは、前記トレ
ッドパターンが異なる複数のモデルを含むことを特徴と
している。
According to the first aspect of the present invention, the tire to be evaluated is approximated by a tire finite element model obtained by dividing the tire into a finite number of elements, and the finite element method is used. A tire performance simulation method for simulating tire performance from the tire finite element model, wherein a carcass, a cord reinforcing member including a belt, a sidewall rubber, and a rubber portion including a bead rubber,
The process of setting the tire body element model by dividing the tire body part where the bead core is continuous in the tire circumferential direction with the same cross-sectional shape into a finite number of elements, and the vertical groove extending in the tire circumferential direction and the direction in which this vertical groove intersects. A process of setting a tread pattern part element model in which a tread pattern of the tire having a lateral groove extending into the tire circumferential direction is divided into a large number of finite number of elements, and the tread pattern part element model is set in the tire body. Including a process for setting a tire finite element model by connecting to the partial element model, and an internal pressure, an axial load, a slip angle, a camber angle of the tire finite element model, and a friction coefficient between the tire finite element model and the virtual road surface While setting the running conditions, this tire finite element model is attached to the virtual rim and contacted or relative to the virtual road surface. The tread pattern part element model includes a plurality of models in which the tread pattern is different from each other, while including a traveling simulation process for moving the vehicle and an information acquisition process for obtaining predetermined information from the tire finite element model during the traveling simulation. Is characterized by.

【0010】また請求項2記載の発明では、前記タイヤ
ボディ部のゴム部は、トレッド部ベースゴム含むことを
特徴とする請求項1記載のタイヤ性能のシミュレーショ
ン方法である。
According to a second aspect of the present invention, the tire performance simulation method according to the first aspect is characterized in that the rubber portion of the tire body portion includes a tread portion base rubber.

【0011】また請求項3記載の発明では、前記タイヤ
ボディ部要素モデルは、前記コード補強材を構成するコ
ード材とこれを被覆するトッピングゴムとを夫々有限個
の複数の要素に分割したコード補強材要素モデルと、前
記ゴム部を有限個の複数の要素に分割したゴム部要素モ
デルと、前記ビードコアを有限個の複数の要素に分割し
たビードコア要素モデルとを含み、かつ、前記コード補
強材要素モデルは、前記コード材を異方性が定義された
四辺形膜要素にモデル化され、前記トッピングゴムは六
面体ソリッド要素にモデル化されていることを特徴とす
る請求項1又は2記載のタイヤ性能のシミュレーション
方法である。
According to the invention of claim 3, the tire body portion element model has a cord reinforcing material in which a cord material forming the cord reinforcing material and a topping rubber covering the cord material are divided into a finite number of elements. A material element model, a rubber part element model in which the rubber part is divided into a finite number of elements, and a bead core element model in which the bead core is divided into a finite number of elements, and the cord reinforcement element The tire performance according to claim 1 or 2, wherein a model is obtained by modeling the cord material into a quadrilateral membrane element in which anisotropy is defined, and the topping rubber is modeled into a hexahedral solid element. Is a simulation method.

【0012】また請求項4記載の発明では、前記情報取
得処理は、タイヤ有限要素モデルからコーナリングフォ
ース、接地面の形状、圧力分布又は内部応力分布を含む
情報を取得することを特徴とする請求項1乃至3のいず
れか1記載のタイヤ性能のシミュレーション方法であ
る。
Further, in the invention according to claim 4, the information acquisition processing acquires information including a cornering force, a contact surface shape, a pressure distribution or an internal stress distribution from a tire finite element model. The tire performance simulation method according to any one of 1 to 3.

【0013】また、請求項5記載の発明では、評価しよ
うとするタイヤを有限個の多数の要素に分割したタイヤ
有限要素モデルで近似し、有限要素法を用いて前記タイ
ヤ有限要素モデルからタイヤ性能をシミュレーションす
るタイヤ性能のシミュレーション装置であって、カーカ
ス、ベルトを含むコード補強材と、サイドウォールゴ
ム、ビードゴムを含むゴム部と、ビードコアとがタイヤ
周方向に同一断面形状で連続するタイヤボディ部を有限
個の要素に分割してタイヤボディ部要素モデルを配する
処理と、タイヤ周方向にのびる縦溝とこの縦溝と交わる
向きにのびる横溝とを有する前記タイヤのトレッドパタ
ーンを、タイヤ周方向の全周に亘り有限個の多数の要素
に分割したトレッドパターン部要素モデルを設定する処
理と、このトレッドパターン部要素モデルを前記タイヤ
ボディ部要素モデルに配することによりタイヤ有限要素
モデルを設定する処理と、前記タイヤ有限要素モデルの
内圧、軸荷重、スリップ角、キャンバー角、タイヤ有限
要素モデルと仮想路面との間の摩擦係数を含む走行条件
を設定するとともに、このタイヤ有限要素モデルを仮想
リムに装着し仮想路面に対して接触又は相対移動させる
走行シミュレーション処理と、前記走行シミュレーショ
ン中のタイヤ有限要素モデルから所定の情報を取得する
情報取得処理とを行う演算処理装置を含むとともに、前
記トレッドパターン部要素モデルは、前記トレッドパタ
ーンが異なる複数のモデルを含むことを特徴としてい
る。
According to the fifth aspect of the invention, the tire to be evaluated is approximated by a tire finite element model obtained by dividing the tire into a finite number of elements, and the tire performance is calculated from the tire finite element model using the finite element method. A tire performance simulation device for simulating a carcass, a cord reinforcing material including a belt, a sidewall rubber, a rubber portion including a bead rubber, and a bead core, a tire body portion having a continuous cross-sectional shape in the tire circumferential direction. A process of arranging the tire body part element model by dividing it into a finite number of elements, and a tread pattern of the tire having a longitudinal groove extending in the tire circumferential direction and a lateral groove extending in a direction intersecting with the longitudinal groove, in the tire circumferential direction. The process of setting the tread pattern part element model divided into a finite number of elements all over the circumference, and this tread Process for setting a tire finite element model by arranging a turn element model in the tire body element model, and internal pressure, axial load, slip angle, camber angle, tire finite element model and virtual road surface of the tire finite element model A traveling simulation process of setting a traveling condition including a friction coefficient between the tire finite element model and a tire finite element model mounted on a virtual rim and contacting or moving relative to a virtual road surface, and a tire finite element model during the traveling simulation. The tread pattern part element model includes a plurality of models having different tread patterns.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の一形態を図面
に基づき説明する。本実施形態では、図13に示すよう
な乗用車用ラジアルタイヤ(以下、単にタイヤというこ
とがある。)Tの性能をシミュレートするものを例示し
ている。タイヤTは、トレッド部12からサイドウォー
ル部13を経てビード部14のビードコア15の回りで
折り返されかつコードをタイヤ周方向に対して略90度
で傾けたプライ16aからなるカーカス16と、このカ
ーカス16のタイヤ半径方向外側かつトレッド部12の
内方に配されるベルト層17とを含むコード補強材Fを
具える。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, an example of simulating the performance of a passenger car radial tire (hereinafter, simply referred to as a tire) T as shown in FIG. 13 is illustrated. The tire T includes a carcass 16 including a ply 16a that is folded back from the tread portion 12 through the sidewall portion 13 around the bead core 15 of the bead portion 14 and the cord is inclined at about 90 degrees with respect to the tire circumferential direction, and this carcass. A belt reinforcing material F including a belt layer 17 disposed on the outer side in the tire radial direction of 16 and on the inner side of the tread portion 12.

【0015】前記ベルト層17は、本例ではタイヤ周方
向に対して20度の角度で並列された内、外2枚のベル
トプライ17A、17Bが前記コードが交差する向きに
積層されて構成される。また本例では、前記ベルト層1
7のタイヤ半径方向外側に、ナイロンコードをタイヤ周
方向に実質的に平行に配列したバンド層19を具え、高
速走行時のベルト層17のリフティングを防止してい
る。なおバンド層19は例えば、ベルト層17の両端部
を覆うエッジバンドと、ベルト層17の略全巾を覆うフ
ルバンドとを具える。
In this embodiment, the belt layer 17 is formed by arranging two outer belt plies 17A and 17B arranged in parallel at an angle of 20 degrees with respect to the tire circumferential direction so that the cords cross each other. It In this example, the belt layer 1
7, a band layer 19 in which nylon cords are arranged substantially parallel to the tire circumferential direction is provided on the outer side in the tire radial direction to prevent lifting of the belt layer 17 during high speed running. The band layer 19 includes, for example, an edge band that covers both ends of the belt layer 17 and a full band that covers substantially the entire width of the belt layer 17.

【0016】なお前記カーカス16は、例えばポリエス
テルなどの有機繊維コードを、またベルトプライ17
A、17Bはスチールコードを、それぞれシート状のト
ッピングゴムにより被覆されて構成されている。なおコ
ード補強材Fには、これらカーカス16、ベルト層1
7、バンド層19の他、ビード部14の剛性を補強する
ビード補強フィラーなどを必要に応じて含ませることが
できる。
The carcass 16 is made of organic fiber cord such as polyester, and the belt ply 17
Each of A and 17B is formed by covering a steel cord with a sheet-shaped topping rubber. The cord reinforcing material F includes the carcass 16 and the belt layer 1.
7. In addition to the band layer 19 and the band layer 19, a bead reinforcing filler that reinforces the rigidity of the bead portion 14 may be included as necessary.

【0017】またタイヤTは、前記各コード補強材Fの
外側に、トレッドゴム20、サイドウォールゴム21、
ビードゴム22などを具える。前記トレッドゴム20
は、本例では前記ベルト層17の半径方向外側に配さ
れ、タイヤ子午断面において縦溝G1の溝底ラインを通
りトレッド部12の表面に略沿ってのびるトレッド部ベ
ースゴム20aと、その外側に配され路面と接触して様
々な力を伝達するトレッド部キャップゴム20bとから
構成された2層構造を例示する。
The tire T has a tread rubber 20, a sidewall rubber 21, and a tread rubber 21 on the outside of each cord reinforcing material F.
A bead rubber 22 and the like are provided. The tread rubber 20
In the present example, the tread portion base rubber 20a, which is arranged on the outer side in the radial direction of the belt layer 17 and extends substantially along the surface of the tread portion 12 through the groove bottom line of the longitudinal groove G1 in the tire meridional section, and on the outer side thereof. A two-layer structure composed of a tread portion cap rubber 20b that is arranged and that transmits various forces by contacting with a road surface is illustrated.

【0018】前記サイドウォールゴム21は、タイヤの
転動時に大きく屈曲する部分であり、路面の縁石と接触
したときでもタイヤTの側部を保護するもので、例えば
前記トレッドゴム20よりも複素弾性率が小さい柔軟な
ゴムを用いるのが好ましい。また前記ビードゴム22
は、リムフランジと接触する嵌合部付近に配され、例え
ば比較的弾性率の大きくかつ耐摩耗性に優れたゴムから
構成されうる。
The sidewall rubber 21 is a portion which is largely bent when the tire rolls, and protects the side portion of the tire T even when it comes into contact with a curb on the road surface. For example, the tread rubber 20 has a complex elasticity. It is preferable to use a flexible rubber having a low rate. Also, the bead rubber 22
Is disposed near the fitting portion that contacts the rim flange, and can be made of, for example, rubber having a relatively large elastic modulus and excellent wear resistance.

【0019】また、トレッド部12の外表面には、例え
ばタイヤ周方向にのびる縦溝G1と、この縦溝G1に交
わる向きにのびる横溝G2などにより所定のトレッドパ
ターンが形成されている。このトレッドパターンは、タ
イヤ性能に大きく影響を与えるもので、本発明のシミュ
レーション方法では、後述するようにこのトレッドパタ
ーンのタイヤ性能への影響を解析することが可能にな
る。
A predetermined tread pattern is formed on the outer surface of the tread portion 12 by, for example, a vertical groove G1 extending in the tire circumferential direction and a horizontal groove G2 extending in a direction intersecting with the vertical groove G1. This tread pattern has a great influence on tire performance, and the simulation method of the present invention makes it possible to analyze the influence of this tread pattern on tire performance, as will be described later.

【0020】本発明のシミュレーション方法乃至装置で
は、評価しようとするこのようなタイヤTを、図1に示
すような有限個の多数の要素2a、2b、2c…に分割
したタイヤ有限要素モデル2で近似し、有限要素法を用
いて前記タイヤ有限要素モデル2からタイヤ性能をシミ
ュレーションするものである。
In the simulation method and apparatus of the present invention, such a tire T to be evaluated is divided into a finite number of a large number of elements 2a, 2b, 2c ... As shown in FIG. The tire performance is simulated from the tire finite element model 2 by approximation and using the finite element method.

【0021】本シミュレーション装置は、例えば図6に
示すように、演算処理装置であるCPUと、このCPU
の処理手順などが予め記憶されるROMと、画像ないし
数値を一時的に記憶しうる作業用メモリであるRAM
と、入出力ポートと、これらを結ぶデータバスとから構
成されている。
As shown in FIG. 6, for example, the simulation apparatus includes a CPU which is an arithmetic processing unit and a CPU.
And a RAM that is a working memory that can temporarily store images or numerical values.
And an input / output port and a data bus connecting them.

【0022】また、前記入出力ポートには、本例ではタ
イヤ有限要素モデルを設定するための数値などを入力す
るキーボード、マウス等の入力手段Iと、入力結果やシ
ミュレーション結果を表示しうるディスプレイ、プリン
タなどの出力手段Oと、ハードディスク、光磁気ディス
クなどの外部記憶装置Dとが接続されている。
In the present example, the input / output port is input means I such as a keyboard and a mouse for inputting numerical values for setting a tire finite element model, and a display capable of displaying an input result and a simulation result. An output means O such as a printer and an external storage device D such as a hard disk or a magneto-optical disk are connected.

【0023】前記ROMには、予め図7に示すようなシ
ミュレーションの処理手順などが記憶されており以下説
明する。シミュレーションが行われるタイヤ有限要素モ
デル2は、タイヤボディ部要素モデル3と、トレッドパ
ターン部要素モデル4とから構成されている。
In the ROM, the processing procedure of the simulation as shown in FIG. 7 is stored in advance, which will be described below. The tire finite element model 2 to be simulated is composed of a tire body part element model 3 and a tread pattern part element model 4.

【0024】前記タイヤボディ部要素モデル3は、図
1、図2に示すように、タイヤボディ部1Bを有限個の
要素に分割して得られるものである。またタイヤボディ
部1Bとは、評価すべきタイヤにおいて周方向について
実質的に同じ材料でかつ同じ断面形状が連続する部分で
あって、本例では前記タイヤTからトレッドゴム20の
トレッド部キャップゴム20bを除いた部分としてい
る。
As shown in FIGS. 1 and 2, the tire body part element model 3 is obtained by dividing the tire body part 1B into a finite number of elements. The tire body portion 1B is a portion of the tire to be evaluated that is made of substantially the same material in the circumferential direction and has the same cross-sectional shape, and in the present example, the tire t to the tread rubber cap 20b of the tread rubber 20. Is excluded.

【0025】このタイヤボディ部1Bは、具体的には前
記タイヤのカーカス16、ベルト層17、バンド層19
を含むコード補強材Fと、トレッドゴム20のトレッド
部ベースゴム20a、サイドウォールゴム21、ビード
ゴム22を含むゴム部と、ビードコア15とを含む。
Specifically, the tire body portion 1B includes a carcass 16, a belt layer 17, and a band layer 19 of the tire.
The cord reinforcing material F including the above, a tread portion base rubber 20a of the tread rubber 20, a sidewall rubber 21, a rubber portion including the bead rubber 22, and a bead core 15.

【0026】本例のシミュレーション方法では、前記タ
イヤボディ部1Bは、有限要素法に基づき有限個の要素
に分割される。有限要素法に基づく要素とは、例えば2
次元平面では四辺形要素、3次元要素としては、4面体
ソリッド要素、5面体ソリッド要素、6面体ソリッド要
素などコンピュータで用いうる要素とするのが望まし
く、これらの要素は3次元座標X−Y−Zを用いて逐一
特定されうる。
In the simulation method of this example, the tire body portion 1B is divided into a finite number of elements based on the finite element method. An element based on the finite element method is, for example, 2
In a dimensional plane, it is desirable to use a quadrilateral element, a three-dimensional element, a tetrahedral solid element, a five-sided solid element, a six-sided solid element, etc. that can be used in a computer, and these elements are three-dimensional coordinates XY-. It can be identified point by point using Z.

【0027】前記コード補強材Fとして例えばベルト層
17の任意の微小領域は、図3に示すように、コード補
強材要素モデル5に設定される。本例ではコード補強材
Fのうちコード材cは、四辺形膜要素5a、5bにてモ
デル化され、またトッピングゴムtについては、六面体
ソリッド要素5c、5d、5eでモデル化したものを例
示している。
As the cord reinforcing material F, for example, an arbitrary minute area of the belt layer 17 is set in the cord reinforcing material element model 5 as shown in FIG. In this example, the cord material c of the cord reinforcing material F is modeled by the quadrilateral membrane elements 5a, 5b, and the topping rubber t is modeled by the hexahedral solid elements 5c, 5d, 5e. ing.

【0028】前記コード材cをモデル化した前記四辺体
膜要素5aの材料定義は、その厚さを例えばコード材c
の直径とし、コード材cの配列方向と、これと直交する
方向とにおいて剛性の異なる直交異方性材料として取り
扱い、各方向の剛性は均質化しているものとして取り扱
うものを例示している。またコード補強材Fのトッピン
グゴムtを表す六面体ソリッド要素5c〜5eは、他の
ゴム部材と同様に超粘弾性材料として定義して取り扱う
ことができる。
The material definition of the quadrilateral membrane element 5a, which is a model of the code material c, is defined by the thickness of the code material c, for example.
Is used as an orthotropic material having different rigidity in the arrangement direction of the cord material c and the direction orthogonal to this, and the rigidity in each direction is treated as homogenized. Further, the hexahedral solid elements 5c to 5e representing the topping rubber t of the cord reinforcing material F can be defined and handled as a super-viscoelastic material like other rubber members.

【0029】また、タイヤボディ部1Bのトレッド部ベ
ースゴム部10a、サイドウォールゴム21、ビードゴ
ム22、ビードコア14については、例えば六面体ソリ
ッド要素または五面体ソリッド要素でモデル化する処理
を行う。このようなモデル化は、前記入力手段Iを用い
て行うことができる。またタイヤボディ部要素モデル3
は、タイヤの回転軸を含む子午断面の2次元形状を特定
し、これを周方向に展開する形で要素分割することによ
り、比較的簡単にモデリングを行うことができる。
The tread base rubber portion 10a, the sidewall rubber 21, the bead rubber 22, and the bead core 14 of the tire body portion 1B are modeled by, for example, a hexahedral solid element or a pentahedral solid element. Such modeling can be performed using the input means I. Also, tire body element model 3
Can specify the two-dimensional shape of the meridional section including the rotation axis of the tire and divide it into elements in the circumferential direction to perform modeling relatively easily.

【0030】このように、本例ではコード補強材Fを従
来のように1枚の平面ショル要素でモデル化するのでは
なく、コード材c、トッピングゴムtというように、そ
れぞれ材質の特性に応じてモデル化することによって、
実際の製品により近いタイヤ性能をシミュレートするこ
とが可能となる。また、各ゴム部20〜22、コード補
強材F、ビードコア14を有限要素にモデル化する際に
は、各ゴム、コードの複素弾性率、ビードコアの弾性率
などに基づき材料、剛性を定義しうる。
As described above, in this example, the cord reinforcing material F is not modeled by a single plane shoulder element as in the conventional case, but the cord material c, the topping rubber t, etc. By modeling
It is possible to simulate tire performance closer to that of an actual product. Further, when modeling each rubber part 20 to 22, the cord reinforcing material F, and the bead core 14 as a finite element, the material and the rigidity can be defined based on the complex elastic modulus of each rubber, the cord, the elastic modulus of the bead core, and the like. .

【0031】次に、前記トレッドパターン部要素モデル
4は、タイヤのトレッドパターンをタイヤ周方向の全周
に亘り有限個の多数の要素に分割したトレッドパターン
要素部を設定する処理により得られる。このパターン要
素モデル4は、本例では前記トレッドゴムのトレッド部
キャップゴム20bをモデル化したもので、前記タイヤ
ボディ部要素モデル3とは別個に設定された後、前記タ
イヤボディ部要素モデル3に結合されるものを例示して
いる。
Next, the tread pattern element model 4 is obtained by a process of setting a tread pattern element section in which the tread pattern of the tire is divided into a finite number of elements over the entire circumference in the tire circumferential direction. This pattern element model 4 is a model of the tread cap rubber 20b of the tread rubber in this example, and is set separately from the tire body element model 3 and then set in the tire body element model 3. The thing which is combined is illustrated.

【0032】本実施形態では、パターン要素モデル4
は、タイヤ周方向に配されるトレッド部キャップゴム2
0bを、有限個の多数の四面体要素4a、4b…で分割
したものを例示し、タイヤ全周にわたって構成される。
このようにパターン要素モデル4を、タイヤボディ部要
素モデル3と分離してモデル化することにより、例えば
本例のように前記タイヤボディ部要素モデル3よりも詳
細に要素化(メッシュ化)でき、トレッドパターンの影
響をより詳しく解析しうる点で好ましい。また、タイヤ
の内部構造を同じとし、トレッドパターンのみ異なる種
々のタイヤについては、トレッドパターン部要素モデル
4のみを設定し、タイヤボディ部要素モデル用3につい
てはこれを共用化でき、さらに開発効率を向上しうる利
点がある。
In this embodiment, the pattern element model 4
Is a tread cap rubber 2 arranged in the tire circumferential direction.
0b is divided by a finite number of tetrahedral elements 4a, 4b ...
In this way, by patterning the pattern element model 4 separately from the tire body part element model 3, the pattern element model 4 can be made into a more detailed element (meshing) than the tire body part element model 3 as in this example. It is preferable in that the influence of the tread pattern can be analyzed in more detail. For various tires having the same tire internal structure but different tread patterns, only the tread pattern element model 4 can be set, and the tire body element element model 3 can be shared, which further improves development efficiency. There are advantages that can be improved.

【0033】そして、本実施形態では前記タイヤボディ
部要素モデル3に、前記トレッドパターン部要素モデル
4を結合する処理を行うことにより、タイヤ有限要素モ
デル2を完成させる。なお図5に示すように、トレッド
パターン部要素モデル4の内側の面または節点は、タイ
ヤボディ部要素モデル3の面または節点に対してその相
対位置が変わらないように強制変位させるよう定義して
接合される。
Then, in the present embodiment, the tire finite element model 2 is completed by performing a process of connecting the tread pattern portion element model 4 to the tire body portion element model 3. As shown in FIG. 5, the inner surface or node of the tread pattern element model 4 is defined to be forcedly displaced so that its relative position does not change with respect to the surface or node of the tire body element model 3. To be joined.

【0034】次に、このタイヤ有限要素モデル2を仮想
リムに装着し仮想路面7に接地させて所定の走行条件で
前記仮想路面に対して接触又は相対移動させる走行シミ
ュレーション処理を行う。
Next, a running simulation process is carried out in which the tire finite element model 2 is mounted on a virtual rim, grounded on a virtual road surface 7 and contacted or moved relative to the virtual road surface under predetermined running conditions.

【0035】前記「タイヤ有限要素モデル2を仮想リム
に装着する」とは、図8に示すように、タイヤ有限要素
モデル2のリム接触域を拘束するとともに該モデル2の
ビード部のタイヤ軸方向距離Wをリム巾に強制変位させ
ることをいう。なお、タイヤ有限要素モデル2の回転軸
CLは、図8に示したようにタイヤ有限要素モデル2の
リム拘束域との相対距離rが常に一定となるよう連結固
定されている。また、仮想路面7は、平坦な四辺形剛表
面としてモデル化している。
The "mounting the tire finite element model 2 on the virtual rim" means that the rim contact area of the tire finite element model 2 is restricted and the tire axial direction of the bead portion of the model 2 is restricted as shown in FIG. It means forced displacement of the distance W to the rim width. The rotation axis CL of the tire finite element model 2 is connected and fixed so that the relative distance r to the rim constraint area of the tire finite element model 2 is always constant as shown in FIG. The virtual road surface 7 is modeled as a flat quadrilateral rigid surface.

【0036】前記走行シミュレーション処理での所定の
走行条件としては、例えばタイヤ有限要素モデル2の内
圧、軸荷重、スリップ角α、キャンバー角、タイヤ有限
要素モデル2と仮想路面7との間の摩擦情報などを含
む。また前記内圧は、タイヤ有限要素モデル2の内側面
にタイヤ内圧に相当する等分布荷重を作用させることに
より設定しうる。
The predetermined traveling conditions in the traveling simulation process include, for example, the internal pressure of the tire finite element model 2, axial load, slip angle α, camber angle, friction information between the tire finite element model 2 and the virtual road surface 7. Including etc. The internal pressure can be set by applying a uniformly distributed load corresponding to the tire internal pressure on the inner surface of the tire finite element model 2.

【0037】また「スリップ角α」とは、図9に示すよ
うに、路面の進行方向とタイヤの周方向の中心線とのな
す角をいう。一般に、このような転動状態(コーナリン
グ中)にあるタイヤは、図13に示すようにトレッド部
の接地面が時間の経過とともに路面との接触を保ちなが
ら横方向に移動する。このようにトレッド部の表面が路
面によって横方向に押され、トレッド部がせん断変形を
起こし、それによって進行方向と直角方向の力であるコ
ーナリングフォースが生じる。またキャンバー角とは、
タイヤを進行方向正面から見たときの路面とタイヤ周方
向中心線とのなす角をいう。
The "slip angle α" means the angle formed by the traveling direction of the road surface and the center line of the tire circumferential direction as shown in FIG. Generally, a tire in such a rolling state (during cornering) moves laterally while the contact surface of the tread portion keeps contact with the road surface over time as shown in FIG. As described above, the surface of the tread portion is laterally pushed by the road surface, and the tread portion undergoes shear deformation, thereby generating a cornering force which is a force in the direction perpendicular to the traveling direction. What is the camber angle?
The angle formed by the road surface and the center line in the tire circumferential direction when the tire is viewed from the front in the traveling direction.

【0038】そして、タイヤ有限要素モデル2を走行シ
ミュレーションする際には、例えば前記タイヤ有限要素
モデルのビード部を拘束し、内圧を作用させた後、図8
に示したように仮想路面7をタイヤ有限要素モデル2に
押しつけるか、若しくはタイヤ有限要素モデル2の回転
軸CLを仮想路面7に押し付けることにより、タイヤ有
限要素モデル2を仮想路面7と接触させて実際の使用条
件等に合わせて荷重負荷等の諸条件を設定する。
When running simulation of the tire finite element model 2, for example, after the bead portion of the tire finite element model is restrained and the internal pressure is applied, the operation shown in FIG.
By pressing the virtual road surface 7 against the tire finite element model 2 as shown in FIG. 2, or by pressing the rotation axis CL of the tire finite element model 2 against the virtual road surface 7, the tire finite element model 2 is brought into contact with the virtual road surface 7. Set various conditions such as load load according to actual usage conditions.

【0039】例えばコーナリング特性などを解析する場
合には、仮想路面7に対してタイヤ有限要素モデル2を
前記の如く接触させるとともに、スリップ角αがつくよ
うに向き換えして両者を相対移動させることによりシミ
ュレーションを行う。なおこのとき、タイヤ有限要素モ
デル2は、例えば回転軸を自由支持とした場合には、前
記仮想路面7の移動による摩擦力により転動させること
ができる。
For example, in the case of analyzing the cornering characteristics, the tire finite element model 2 is brought into contact with the virtual road surface 7 as described above, and the tire finite element model 2 is turned so as to have a slip angle α so that the two are relatively moved. To simulate. At this time, the tire finite element model 2 can be rolled by the frictional force due to the movement of the virtual road surface 7, for example, when the rotating shaft is freely supported.

【0040】なおコーナリングフォースなどをシミュレ
ートする際には、仮想路面7に対してタイヤ有限要素モ
デルが半回転以上転動させることが正確な情報を解析し
うる点で好ましい。何故ならば、タイヤのコーナリング
フォースは、時間とともに変化し、定常状態になるに
は、ある程度のタイヤの転動が必要だからである。
When simulating a cornering force or the like, it is preferable to roll the tire finite element model on the virtual road surface 7 for half a rotation or more in order to analyze accurate information. This is because the cornering force of the tire changes with time and some rolling of the tire is required to reach a steady state.

【0041】次に、本例のシミュレーションでは、前記
走行シミュレーション中のタイヤ有限要素モデル2から
所定の情報を取得する情報取得処理を行う。この処理
は、例えばタイヤ有限要素モデル2からコーナリングフ
ォース、接地面の形状又は内部応力分布を含む情報を数
値情報、ないしアニメーションなどの画像情報として取
得することができる。
Next, in the simulation of this example, information acquisition processing for acquiring predetermined information from the tire finite element model 2 during the running simulation is performed. In this process, for example, information including the cornering force, the shape of the contact surface, or the internal stress distribution can be acquired from the tire finite element model 2 as numerical information or image information such as animation.

【0042】本シミュレーションは、有限要素法により
行われる。一般に、有限要素モデルに各種の境界条件を
与え、その系全体の力、変位などの情報を取得する手順
については、よく知られている公知の例に従い行うこと
ができる。なお本例の計算のアルゴリズムは、陽解法で
ある。例えば、要素の形状、要素の材料特性、例えば密
度、ヤング率、減衰係数などをもとに、要素の質量マト
リックスM、剛性マトリックスK、減衰マトリックスC
を作成する。
This simulation is performed by the finite element method. Generally, a procedure for giving various boundary conditions to a finite element model and acquiring information such as force and displacement of the entire system can be performed according to well-known and well-known examples. The calculation algorithm of this example is an explicit method. For example, the mass matrix M, the stiffness matrix K, and the damping matrix C of the element based on the shape of the element, the material properties of the element, such as density, Young's modulus, and damping coefficient.
To create.

【0043】前記各マトリックスを組み合わせて、シミ
ュレーションされる全体の系のマトリックスを作成す
る。また適宜境界条件をあてはめて、下記数1の運動方
程式を作成する。
The above matrices are combined to form a matrix of the entire system to be simulated. In addition, the boundary condition is appropriately applied to create the equation of motion of the following mathematical expression 1.

【数1】 [Equation 1]

【0044】この数1を微小時間tごとにCPUにて逐
次計算することによりシミュレーションを行ないうる。
前記逐次計算の微小時間tは、全ての要素について応力
波の伝達時間を計算し、その最小時間の0.9倍以下の
時間とするのが好ましい。
A simulation can be carried out by successively calculating the equation 1 by the CPU at every minute time t.
It is preferable that the minute time t of the sequential calculation is set to 0.9 times or less of the minimum time of the stress wave propagation time calculated for all the elements.

【0045】タイヤには、コーナリングフォース、制動
性能、ノイズ性能、摩耗性能、転がり抵抗性能など多く
の性能が要求され、特にこれらのタイヤ性能を解析する
ためには、タイヤを転動させるシミュレーションが必要
となる。本シミュレーションでは、タイヤボディ部要素
モデル2、トレッドパターン部要素モデル3がいずれも
周方向に連続するため転動シミュレーションが可能であ
り、コーナリング性能や摩耗性能、さらに、減衰の効果
を考慮すれば振動性能、流体との連成によりハイドロプ
レーニング性能についての予測・解析が可能となる。
Tires are required to have many performances such as cornering force, braking performance, noise performance, wear performance, and rolling resistance performance. In particular, in order to analyze these tire performances, a simulation of rolling the tires is required. Becomes In this simulation, since both the tire body part element model 2 and the tread pattern part element model 3 are continuous in the circumferential direction, rolling simulation is possible, and if the cornering performance, wear performance, and damping effect are taken into consideration, vibration will occur. It is possible to predict and analyze hydroplaning performance by coupling performance and fluid.

【0046】以上、詳述したが、本発明は上記実施形態
に限定されるものではなく、例えばタイヤボディ部1B
はベルト層までとし、トレッド部ベースゴム20aをト
レッドパターン部に含ませるなど、種々の態様に変形し
うる。
Although described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and is, for example, the tire body portion 1B.
Can be modified into various modes, such as including the belt layer and including the tread portion base rubber 20a in the tread pattern portion.

【0047】[0047]

【実施例】今回シミュレーションを行ったタイヤは、2
35/45ZR17LMG02(住友ゴム工業株式会社
製)であり、コーナリングフォース、コーナリング中の
トレッド面、内部応力分布である。このタイヤの有限要
素モデルは図1に示したものと同じであり、節点数は4
3896、要素数は76359である。
[Example] Two tires were simulated this time.
35 / 45ZR17LMG02 (manufactured by Sumitomo Rubber Industries, Ltd.), cornering force, tread surface during cornering, and internal stress distribution. The finite element model of this tire is the same as that shown in Fig. 1, and the number of nodes is 4
3896, and the number of elements is 76359.

【0048】また仮想路面は平坦な剛表面としてモデル
化した。そしてタイヤ有限要素モデルのビード部を拘束
し、タイヤ内圧荷重を作用させた後、仮想路面をタイヤ
モデルに押しつけて荷重負荷し、路面をタイヤに対して
スリップ角がつくように移動させてシミュレーションを
行った。タイヤ有限要素モデルは回転軸をフリーとして
おり、路面の移動による摩擦力により転動する。タイヤ
と路面の摩擦係数は、静動摩擦とともに1.0とした。
路面の移動速度は時速20km/hとした。
The virtual road surface was modeled as a flat hard surface. Then, after restraining the bead portion of the tire finite element model and applying the tire internal pressure load, the virtual road surface is pressed against the tire model to load the tire surface, and the road surface is moved so as to make a slip angle with respect to the tire to simulate. went. The tire finite element model has a free rotation axis and rolls due to the frictional force due to the movement of the road surface. The coefficient of friction between the tire and the road surface was set to 1.0 together with static friction.
The traveling speed of the road surface was set to 20 km / h.

【0049】本シミュレーションでは、スリップ角αと
して0、1、2、4deg を設定し、コーナリングシミュ
レーションを行った。この結果を図10に示す。
In this simulation, a cornering simulation was performed with slip angles α set to 0, 1, 2, and 4 deg. The result is shown in FIG.

【0050】図10から明らかなように、スリップ角を
つけて路面移動して約0.15秒後にはコーナリングフ
ォースがほぼ安定して得られていることが解る。これは
タイヤの回転数に換算すると約半回転弱である。したが
って、コーナリングフォースをシミュレーションするた
めには、少なくともタイヤをこの程度転動させることが
必要であり、そのためにはトレッドパターンをタイヤの
全周に具えることが好ましいものであることが解った。
As is apparent from FIG. 10, it is understood that the cornering force is obtained in a substantially stable state approximately 0.15 seconds after the road surface is moved with a slip angle. This is less than about a half rotation when converted into the number of rotations of the tire. Therefore, in order to simulate the cornering force, it is necessary to roll the tire at least to this extent, and it is preferable to provide the tread pattern on the entire circumference of the tire for that purpose.

【0051】また、本シミュレーションによるコーナリ
ングフォースと、ドラム試験機を用いた実測による定常
コーナリングフォース(Experiment) とはほぼ一致して
おり、このシミュレーションの精度の高さが確認でき
た。なお本シミュレーションでは、スリップ角0deg で
コーナリングフォースが若干発生しているが、これは主
として、ベルト層がバイアス積層された構造をなすた
め、そのカップリング効果により起こるプライステア現
象が現れたものと見ることができる。このようなプライ
ステア現象までの本シミュレーションにおいて忠実に表
現されており、精度の高さが窺える。
Further, the cornering force of this simulation and the steady cornering force (Experiment) of the actual measurement using the drum tester are almost the same, and the high accuracy of this simulation was confirmed. In this simulation, some cornering force is generated at a slip angle of 0 deg. It is considered that the price tear phenomenon caused by the coupling effect appears mainly because the belt layers have a bias laminated structure. be able to. In this simulation, even the price tear phenomenon is faithfully expressed, and it can be seen that the accuracy is high.

【0052】次に、スリップ角4deg におけるコーナリ
ング時の接地中心断面応力分布を解析した結果を図12
に示す。これより、コーナリング内側のタイヤ側面に大
きな引張応力(ドット部分)が発生していることが判っ
た。また、このときのトレッド部の接地圧分布を図11
に示す。これより、トレッド部の後方のタイヤ中央部の
ブロックでの変形が大きく、接地圧も高い(ドット部
分)ことがわかる。なお今までのところ、実車を用いた
タイヤ転動中の接地圧分布は、実験計測は不可能である
が、本シミュレーションではこれを知ることができる。
このようなデータを採取することにより、タイヤのトレ
ッドパターンの、どの部分にどのような力が働くかを詳
細に解析することができ、タイヤパターン設計を効率よ
く行え、非常に有用なものである。本シミュレーション
は、スーパーコンピューターを使って約40時間のCP
U計算時間を要した。
Next, FIG. 12 shows the results of analysis of the stress distribution at the center of contact at the time of cornering at a slip angle of 4 deg.
Shown in. From this, it was found that a large tensile stress (dot portion) was generated on the tire side surface inside the cornering. Also, the contact pressure distribution of the tread portion at this time is shown in FIG.
Shown in. From this, it is understood that the block in the tire central portion behind the tread portion is largely deformed and the ground contact pressure is high (dot portion). Up to now, it is impossible to experimentally measure the contact pressure distribution during tire rolling using an actual vehicle, but this can be known in this simulation.
By collecting such data, it is possible to analyze in detail what kind of force acts on which part of the tread pattern of the tire, the tire pattern can be designed efficiently, and it is very useful. . This simulation is about 40 hours of CP using a super computer
U calculation time was required.

【0053】[0053]

【発明の効果】上述したように、請求項1、2及び5記
載の発明では、タイヤ有限要素モデルは、タイヤ周方向
に同一断面が連続するタイヤボディ部要素モデルに、ト
レッドパターンを全周にわたって有限要素化したトレッ
ドパターン部要素モデルを備えるため、このタイヤ有限
要素モデルを用いて走行シミュレーションを行うことに
より、トレッドパターンの影響などを含め、精度の良い
タイヤ性能をシミュレートでき、開発効率を高めるのに
役立つ。またトレッドパターンのみ異なる種々のタイヤ
について、タイヤボディ部要素モデルを共用化できるた
め、さらに開発効率を向上しうる。
As described above, in the inventions according to claims 1, 2 and 5, the tire finite element model is a tire body part element model in which the same cross section is continuous in the tire circumferential direction, and the tread pattern is provided over the entire circumference. Since it has a finite element tread pattern part element model, running simulation using this tire finite element model can simulate accurate tire performance including the influence of the tread pattern and improve development efficiency. To help. Further, since the tire body part element model can be shared for various tires having different tread patterns, the development efficiency can be further improved.

【0054】また、請求項3記載の発明では、タイヤの
内部構造に関して、カーカス、ベルト層といったコード
補強材、サイドウォールゴムなどのゴム部、ビードコア
など、各構造材を有限個の複数の要素に分割した要素モ
デルを設定するとともに、コード補強材のうちコード材
については、異方性を定義した四辺形膜要素にモデル化
し、またトッピングゴムについては六面体ソリッド要素
にモデル化することによって、非常に精度の良いタイヤ
性能をシミュレートでき、タイヤのパターン形状や、カ
ーカスやベルトの配置、トッピングゴムの厚さなど詳細
なタイヤ設計までを検討可能としうる。
According to the third aspect of the present invention, regarding the internal structure of the tire, each structural material such as a carcass, a cord reinforcing material such as a belt layer, a rubber portion such as sidewall rubber, a bead core, etc. is made into a finite number of plural elements. By setting a divided element model, the cord material of the cord reinforcing material is modeled as a quadrilateral membrane element that defines anisotropy, and the topping rubber is modeled as a hexahedral solid element. Accurate tire performance can be simulated, and detailed tire design such as tire pattern shape, carcass and belt arrangement, and topping rubber thickness can be considered.

【0055】また、請求項4記載の発明では、タイヤ有
限要素モデルの内圧、軸荷重、スリップ角、キャンバー
角、タイヤ有限要素モデルと仮想路面との間の摩擦など
の走行条件を設定し、このタイヤ有限要素モデルから、
特にタイヤの開発に重要となるコーナリングフォース、
接地面の形状又は内部応力分布を含む情報などを取得で
き、開発効率のさらなる向上に寄与しうる。
In the invention according to claim 4, running conditions such as the internal pressure of the tire finite element model, the axial load, the slip angle, the camber angle, and the friction between the tire finite element model and the virtual road surface are set. From the tire finite element model,
Cornering force, which is especially important for tire development,
Information including the shape of the ground contact surface or the internal stress distribution can be acquired, which can contribute to further improvement in development efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のタイヤ有限要素モデルの斜視図であ
る。
FIG. 1 is a perspective view of a tire finite element model of the present invention.

【図2】タイヤボディ部要素モデルの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a tire body part element model.

【図3】コード補強材の要素モデル化を示す概念図であ
る。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing element modeling of a cord reinforcing material.

【図4】トレッドパターン部要素モデルの斜視図であ
る。
FIG. 4 is a perspective view of a tread pattern portion element model.

【図5】タイヤ有限要素モデルの変形を例示する線図で
ある。
FIG. 5 is a diagram illustrating a modification of a tire finite element model.

【図6】本発明のシミュレーション装置の実施形態を示
すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment of a simulation apparatus of the present invention.

【図7】本実施形態の処理手順を示すフローチャート図
である。
FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure of this embodiment.

【図8】タイヤ有限要素モデルを仮想路面に接地させた
断面の概念図である。
FIG. 8 is a conceptual diagram of a cross section in which a tire finite element model is grounded on a virtual road surface.

【図9】タイヤ有限要素モデルを仮想路面に接地させた
平面の概念図である。
FIG. 9 is a conceptual view of a plane in which a tire finite element model is grounded on a virtual road surface.

【図10】コーナリングフォースのシミュレーション結
果を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing a simulation result of cornering force.

【図11】コーナリング中のタイヤ有限要素モデルのト
レッド面を示す線図である。
FIG. 11 is a diagram showing a tread surface of a tire finite element model during cornering.

【図12】コーナリング中のタイヤ有限要素モデルの断
面を示す線図である。
FIG. 12 is a diagram showing a cross section of a tire finite element model during cornering.

【図13】タイヤの断面図である。FIG. 13 is a sectional view of a tire.

【図14】コーナリングフォースを説明する線図であ
る。
FIG. 14 is a diagram illustrating a cornering force.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

T タイヤ 2 タイヤ有限要素モデル 3 タイヤボデイ部要素モデル 4 トレッドパターン部要素モデル 5 コード補強材要素モデル 7 仮想路面 T tire 2 tire finite element model 3 Tire body part element model 4 Tread pattern element model 5 Cord reinforcement element model 7 virtual road surface

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】評価しようとするタイヤを有限個の多数の
要素に分割したタイヤ有限要素モデルで近似し、有限要
素法を用いて前記タイヤ有限要素モデルからタイヤ性能
をシミュレーションするタイヤ性能のシミュレーション
方法であって、 カーカス、ベルトを含むコード補強材と、サイドウォー
ルゴム、ビードゴムを含むゴム部と、ビードコアとがタ
イヤ周方向に同一断面形状で連続するタイヤボディ部を
有限個の要素に分割してタイヤボディ部要素モデルを設
定する処理と、 タイヤ周方向にのびる縦溝とこの縦溝と交わる向きにの
びる横溝とを有する前記タイヤのトレッドパターンをタ
イヤ周方向の全周に亘り有限個の多数の要素に分割した
トレッドパターン部要素モデルを設定する処理と、 このトレッドパターン部要素モデルを前記タイヤボディ
部要素モデルに結合することによりタイヤ有限要素モデ
ルを設定する処理と、 前記タイヤ有限要素モデルの内圧、軸荷重、スリップ
角、キャンバー角、タイヤ有限要素モデルと仮想路面と
の間の摩擦係数を含む走行条件を設定するとともに、こ
のタイヤ有限要素モデルを仮想リムに装着し前記仮想路
面に対して接触又は相対移動させる走行シミュレーショ
ン処理と、 前記走行シミュレーション中のタイヤ有限要素モデルか
ら所定の情報を取得する情報取得処理とを含むととも
に、 前記トレッドパターン部要素モデルは、前記トレッドパ
ターンが異なる複数のモデルを含むことを特徴とするタ
イヤ性能のシミュレーション方法。
1. A tire performance simulation method in which a tire to be evaluated is approximated by a tire finite element model divided into a finite number of elements and a tire performance is simulated from the tire finite element model using the finite element method. The tire body portion in which the cord reinforcing material including the carcass and the belt, the rubber portion including the sidewall rubber and the bead rubber, and the bead core are continuous in the tire circumferential direction in the same sectional shape is divided into a finite number of elements. A process of setting a tire body part element model, a tread pattern of the tire having a longitudinal groove extending in the tire circumferential direction and a lateral groove extending in a direction intersecting with the longitudinal groove, is provided in a finite number of large numbers over the entire circumference in the tire circumferential direction. The process of setting the tread pattern part element model divided into elements and the tread pattern part element model The process of setting the tire finite element model by connecting to the yabody part element model, the internal pressure of the tire finite element model, the axial load, the slip angle, the camber angle, the friction coefficient between the tire finite element model and the virtual road surface A traveling simulation process in which the running condition including is set, the tire finite element model is mounted on a virtual rim, and contacted or moved relative to the virtual road surface, and predetermined information is obtained from the tire finite element model during the running simulation. And a method for simulating tire performance, wherein the tread pattern part element model includes a plurality of models having different tread patterns.
【請求項2】前記タイヤボディ部のゴム部は、トレッド
部ベースゴム含むことを特徴とする請求項1記載のタイ
ヤ性能のシミュレーション方法。
2. The tire performance simulation method according to claim 1, wherein the rubber portion of the tire body portion includes a tread portion base rubber.
【請求項3】前記タイヤボディ部要素モデルは、前記コ
ード補強材を構成するコード材とこれを被覆するトッピ
ングゴムとを夫々有限個の複数の要素に分割したコード
補強材要素モデルと、前記ゴム部を有限個の複数の要素
に分割したゴム部要素モデルと、前記ビードコアを有限
個の複数の要素に分割したビードコア要素モデルとを含
み、 かつ、前記コード補強材要素モデルは、前記コード材を
異方性が定義された四辺形膜要素にモデル化され、前記
トッピングゴムは六面体ソリッド要素にモデル化されて
いることを特徴とする請求項1又は2記載のタイヤ性能
のシミュレーション方法。
3. The tire body part element model, a cord reinforcing material element model in which a cord material constituting the cord reinforcing material and a topping rubber covering the cord material are each divided into a finite number of elements, and the rubber. A rubber part element model in which a part is divided into a finite number of plural elements, and a bead core element model in which the bead core is divided into a finite number of plural elements, and the cord reinforcing material element model includes the cord material. The tire performance simulation method according to claim 1 or 2, wherein the topping rubber is modeled as a quadrilateral membrane element in which anisotropy is defined, and the topping rubber is modeled as a hexahedral solid element.
【請求項4】前記情報取得処理は、タイヤ有限要素モデ
ルからコーナリングフォース、接地面の形状、圧力分布
又は内部応力分布を含む情報を取得することを特徴とす
る請求項1乃至3のいずれか1記載のタイヤ性能のシミ
ュレーション方法。
4. The information acquisition process acquires information including cornering force, contact surface shape, pressure distribution or internal stress distribution from a tire finite element model. The tire performance simulation method described.
【請求項5】評価しようとするタイヤを有限個の多数の
要素に分割したタイヤ有限要素モデルで近似し、有限要
素法を用いて前記タイヤ有限要素モデルからタイヤ性能
をシミュレーションするタイヤ性能のシミュレーション
装置であって、 カーカス、ベルトを含むコード補強材と、サイドウォー
ルゴム、ビードゴムを含むゴム部と、ビードコアとがタ
イヤ周方向に同一断面形状で連続するタイヤボディ部を
有限個の要素に分割してタイヤボディ部要素モデルを配
する処理と、 タイヤ周方向にのびる縦溝とこの縦溝と交わる向きにの
びる横溝とを有する前記タイヤのトレッドパターンを、
タイヤ周方向の全周に亘り有限個の多数の要素に分割し
たトレッドパターン部要素モデルを設定する処理と、 このトレッドパターン部要素モデルを前記タイヤボディ
部要素モデルに配することによりタイヤ有限要素モデル
を設定する処理と、 前記タイヤ有限要素モデルの内圧、軸荷重、スリップ
角、キャンバー角、タイヤ有限要素モデルと仮想路面と
の間の摩擦係数を含む走行条件を設定するとともに、こ
のタイヤ有限要素モデルを仮想リムに装着し仮想路面に
対して接触又は相対移動させる走行シミュレーション処
理と、 前記走行シミュレーション中のタイヤ有限要素モデルか
ら所定の情報を取得する情報取得処理とを行う演算処理
装置を含むとともに、 前記トレッドパターン部要素モデルは、前記トレッドパ
ターンが異なる複数のモデルを含むことを特徴とするタ
イヤ性能のシミュレーション装置。
5. A tire performance simulation apparatus for approximating a tire to be evaluated by a tire finite element model in which a finite number of elements are divided, and simulating tire performance from the tire finite element model using a finite element method. The tire body portion in which the cord reinforcing material including the carcass and the belt, the rubber portion including the sidewall rubber and the bead rubber, and the bead core are continuous in the tire circumferential direction in the same sectional shape is divided into a finite number of elements. Disposing a tire body part element model, a tread pattern of the tire having a longitudinal groove extending in the tire circumferential direction and a lateral groove extending in a direction intersecting with the longitudinal groove,
A process of setting a tread pattern part element model divided into a finite number of elements over the entire circumference in the tire circumferential direction, and a tire finite element model by arranging the tread pattern part element model in the tire body part element model And the running conditions including the internal pressure of the tire finite element model, the axial load, the slip angle, the camber angle, the friction coefficient between the tire finite element model and the virtual road surface, and the tire finite element model. A traveling simulation process in which the vehicle is mounted on a virtual rim and moved in contact with or relative to a virtual road surface, and an arithmetic processing device that performs an information acquisition process for acquiring predetermined information from the tire finite element model during the traveling simulation, The tread pattern part element model includes a plurality of models having different tread patterns. A device for simulating tire performance, which includes
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