JP2006010378A - タイヤ経時変化予測方法、装置、プログラム及び媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 形状や構造等のタイヤ設計案から有限要素法によるタイヤをモデル化したグローバルモデルとして(100)、経時変化の条件を設定し(106)、走行時の摩耗や内部伝熱を考慮して(110〜122)、タイヤ全体を把握し、補強コード付近についてのローカルモデルに変位を境界条件として付与し、J積分値による破壊パラメータや破壊を阻止する抗力を求めて亀裂進展を把握し(133〜137)、タイヤの経時変化を予測して結果を出力する(142)。従って、タイヤの耐久寿命の予測に際して、グローバルモデル計算とローカルモデル計算に分離できるので、計算負荷を軽減しつつタイヤの寿命を予測できる。
【選択図】 図2
Description
条件1:ゴムの機械的性質の時系列変化を考慮(ステップ110のクリープ歪)
条件2:亀裂進展を考慮(ステップ156〜162)
条件3:タイヤの内部温度を考慮(ステップ110〜114)
条件4:条件1に、さらに条件2を考慮
条件5:条件1に、さらに条件3を考慮
条件6:条件2に、さらに条件3を考慮
条件7:条件1と条件2と条件3の組み合わせ
条件8:条件1乃至条件7で、ベルト端の亀裂に対する予測
条件9:条件1乃至条件7で、プライ端の亀裂に対する予測
条件10:条件1乃至条件7で、ワイヤーチェーファー端の亀裂に対する予測
条件11:条件1乃至条件7で、ナイロンチェーファー端の亀裂に対する予測
条件12:条件1乃至条件7において、タイヤ幅方向のトレッド部ショルダー
付近位置のカーカスプライ沿いに生じる亀裂に対する予測
上記の条件の有無に対応して予測計算の結果を個別に取得した。
本実施例としてモデル化・試作したタイヤは、タイヤサイズは195/65R14であり、補強コード3本分のローカルモデルを採用して、室温38度、速度80km/hで走行した場合に、故障する場合を想定したものである。その結果として、実車に装着して故障までの走行距離の実測値に対する、上記実施の形態による経時変化予測計算による予測結果により得られた予測走行距離の割合を、次の表に示した。
本実施例としてモデル化・試作したタイヤは、タイヤサイズは1000R20であり、プライ端がワイヤーチェーファー端より高い構造のものを採用すると共に、補強コード3本分のローカルモデルを採用した。そして、室温35度、速度80km/hで10000km走行した場合に、3ベルト端、プライ端、ナイロンチェーファー端の各端部における亀裂の長さの実測値に対する、上記実施の形態による経時変化予測計算による予測結果により得られた予測亀裂長さの割合を、次の表に示した。
本実施例としてモデル化・試作したタイヤは、タイヤサイズは実施例2と同様であるが、ワイヤーチェーファー端がプライ端より高い構造のものを採用した。また、ワイヤーチェーファー端からの亀裂が律速であることを想定した。そして、実施例2と同容易の走行条件で走行した場合に、ワイヤーチェーファー端における亀裂の長さの実測値に対する、上記実施の形態による経時変化予測計算による予測結果により得られた予測亀裂長さの割合を、次の表に示した。
本実施例としてモデル化・試作したタイヤは、タイヤサイズは4000R57であり、補強コード3本分のローカルモデルを採用して、環境として、室温40度、速度8km/hで走行した場合に、4ベルト端・タイヤ幅方向のトレッド部ショルダー付近位置のカーカスプライ沿いに亀裂が生じる故障を想定したものである。その結果として、実写に装着して故障までの走行距離の実測値に対する、上記実施の形態による経時変化予測計算による予測結果により得られた予測走行距離の割合を、次の表に示した。
12 コンピュータ本体
14 CRT
30 タイヤモデル
FD フレキシブルディスク(記録媒体)
Claims (13)
- 次の各ステップを含むタイヤ経時変化予測方法。
(a)複数の部品からなるタイヤを、変形を与えることが可能なように多数要素に分割して形成したタイヤモデルと、前記タイヤモデルの少なくとも一部に付与するエネルギーモデルと、少なくとも1本のコードを含む前記タイヤの一部について変形を与えることが可能なように多数要素に分割して形成したローカルモデルと、を定めるステップ。
(b)前記タイヤモデルへ前記エネルギーモデルによるエネルギーを付与したときの、前記タイヤモデルの変形計算を実行するステップ。
(c)前記タイヤモデルへ前記エネルギーモデルによるエネルギーを付与したときの、前記タイヤモデルの変形による変位を境界条件として前記ローカルモデルに付与するステップ。
(d)前記境界条件が付与されたローカルモデルについて、予め定めた部位における破壊の度合いを表す破壊パラメータの計算を含む応力及び歪の計算を実行するステップ。
(e)前記境界条件が付与されたローカルモデルについて、予め定めた部位における破壊に対する抵抗力の度合いを表す抗力計算を実行するステップ。
(f)前記ステップ(d)の応力及び歪の計算結果及び前記ステップ(e)の抗力計算結果の物理量に基づいてタイヤ経時変化を予測するステップ。 - 前記エネルギーモデルは、前記タイヤモデルの少なくとも一部と接触する構造モデル、付与する熱エネルギーを表すモデル、経過時間を表すモデル、付与する荷重エネルギーを表すモデル、の少なくとも1つのモデルを含むことを特徴とする請求項1に記載のタイヤ経時変化予測方法。
- 前記破壊パラメータは、歪み、応力、応力拡大係数、応力または歪の関数であるエネルギー開放率、J積分、C積分、T*積分の積分値の何れか1つを表す物理量であることを特徴とする請求項1に記載のタイヤ経時変化予測方法。
- 前記抗力は、前記部品の構成材料毎に定まると共に、少なくとも時間、温度及び応力の関数で定まる物理量であることを特徴とする請求項1に記載のタイヤ経時変化予測方法。
- 前記ステップ(a)では、前記エネルギーモデルによる少なくとも時間、温度及び応力で定まる物理量によるエネルギーと、前記抗力との予め求めた対応関係を前記部品の各々に定め、前記ステップ(e)では前記予め求めた対応関係に基づいて、前記抗力を計算することを特徴とする請求項1に記載のタイヤ経時変化予測方法。
- 前記ステップ(f)では、前記応力計算結果の物理量が前記抗力計算結果の物理量を越えるとき、前記タイヤ経時変化として、前記部位における破壊である亀裂発生または亀裂進展と予測することを特徴とする請求項1に記載のタイヤ経時変化予測方法。
- 前記ステップ(a)では、前記部品の各々について、亀裂入り試験片による疲労試験によって予め求めた温度及び破壊パラメータによる亀裂進展速度の特性を定め、前記ステップ(f)では前記特性に基づいて、亀裂進展速度を予測することを特徴とする請求項6に記載のタイヤ経時変化予測方法。
- 前記予測結果の亀裂発生または亀裂進展に対応する亀裂モデルを生成しかつ生成した亀裂モデルに基づいて前記ローカルモデルを修正するステップ(g)をさらに含むことを特徴とする請求項6または請求項7に記載のタイヤ経時変化予測方法。
- 前記ステップ(b)は、前記タイヤモデルの摩耗量を計算するステップ(h)、前記摩耗により生ずる熱エネルギーを計算すると共に前記タイヤモデルが熱平衡状態となるまで前記タイヤモデルの各部位における熱解析計算するステップ(i)、前記ステップ(h)で求めた摩耗量に基づいて前記タイヤモデルを修正するステップ(j)をさらに含み、前記ステップ(d)、(e)では、前記ステップ(i)の計算結果の温度に基づいて計算することを特徴とする請求項1に記載のタイヤ経時変化予測方法。
- 前記タイヤモデルの予め定めた部位は、ベルト端、プライ端、ワイヤーチェーファー端、ナイロンチェーファー端、及びタイヤ幅方向のトレッド部ショルダー付近のカーカスプライ周辺の少なくとも1つの部位を含むことを特徴とする請求項1に記載のタイヤ経時変化予測方法。
- 複数の部品からなるタイヤを、変形を与えることが可能なように多数要素に分割して形成したタイヤモデルと、前記タイヤモデルの少なくとも一部に付与するエネルギーモデルと、少なくとも1本のコードを含む前記タイヤの一部について変形を与えることが可能なように多数要素に分割して形成したローカルモデルと、を定める設定手段と、
前記タイヤモデルへ前記エネルギーモデルによるエネルギーを付与したときの、前記タイヤモデルの変形計算を実行する変形計算手段と、
前記タイヤモデルへ前記エネルギーモデルによるエネルギーを付与したときの、前記タイヤモデルの変形による変位を境界条件として前記ローカルモデルに付与する付与手段と、
前記境界条件が付与されたローカルモデルについて、予め定めた部位における破壊の度合いを表す破壊パラメータの計算を含む応力及び歪の計算を実行する応力計算手段と、
前記境界条件が付与されたローカルモデルについて、予め定めた部位における破壊に対する抵抗力の度合いを表す抗力計算を実行する抗力計算手段と、
前記応力及び歪の計算結果及び前記抗力計算結果の物理量に基づいてタイヤ経時変化を予測する予測手段と、
を備えたタイヤ経時変化予測装置。 - コンピュータによって実行される、タイヤ経時変化を予測するためのタイヤ経時変化予測プログラムであって、
複数の部品からなるタイヤを、変形を与えることが可能なように多数要素に分割して形成したタイヤモデルと、前記タイヤモデルの少なくとも一部に付与するエネルギーモデルと、少なくとも1本のコードを含む前記タイヤの一部について変形を与えることが可能なように多数要素に分割して形成したローカルモデルと、を定めさせ、
前記タイヤモデルへ前記エネルギーモデルによるエネルギーを付与したときの、前記タイヤモデルの変形計算を実行させ、
前記タイヤモデルへ前記エネルギーモデルによるエネルギーを付与したときの、前記タイヤモデルの変形による変位を境界条件として前記ローカルモデルに付与させ、
前記境界条件が付与されたローカルモデルについて、予め定めた部位における破壊の度合いを表す破壊パラメータの計算を含む応力及び歪の計算を実行させ、
前記境界条件が付与されたローカルモデルについて、予め定めた部位における破壊に対する抵抗力の度合いを表す抗力計算を実行させ、
前記応力及び歪の計算結果及び前記抗力計算結果の物理量に基づいてタイヤ経時変化を予測させる、
ことを特徴とするタイヤ経時変化予測プログラム。 - コンピュータによってタイヤ経時変化を予測するためのタイヤ経時変化予測プログラムを記録した記録媒体であって、
複数の部品からなるタイヤを、変形を与えることが可能なように多数要素に分割して形成したタイヤモデルと、前記タイヤモデルの少なくとも一部に付与するエネルギーモデルと、少なくとも1本のコードを含む前記タイヤの一部について変形を与えることが可能なように多数要素に分割して形成したローカルモデルと、を定めさせ、
前記タイヤモデルへ前記エネルギーモデルによるエネルギーを付与したときの、前記タイヤモデルの変形計算を実行させ、
前記タイヤモデルへ前記エネルギーモデルによるエネルギーを付与したときの、前記タイヤモデルの変形による変位を境界条件として前記ローカルモデルに付与させ、
前記境界条件が付与されたローカルモデルについて、予め定めた部位における破壊の度合いを表す破壊パラメータの計算を含む応力及び歪の計算を実行させ、
前記境界条件が付与されたローカルモデルについて、予め定めた部位における破壊に対する抵抗力の度合いを表す抗力計算を実行させ、
前記応力及び歪の計算結果及び前記抗力計算結果の物理量に基づいてタイヤ経時変化を予測させる、
ことを特徴とするタイヤ経時変化予測プログラムを記録した記録媒体。
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