JP2006072896A - Tire model generation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有限要素法などのコンピュータシミュレーションによってタイヤ特性を評価する際の解析モデルの作成方法に関する。 The present invention relates to a method for creating an analysis model when evaluating tire characteristics by computer simulation such as a finite element method.
有限要素法などのコンピュータシミュレーションを用いて、タイヤ特性を予測し、このタイヤ特性に基づいてタイヤを設計する方法が種々提案されている。有限要素法によるシミュレーションでは、コンピュータを用いてタイヤの有限要素モデルを作成し、作成したタイヤモデルを用いてタイヤの静止状態あるいは転動状態を模擬し、このときタイヤモデルに作用する特定の材料物性値を算出してタイヤ特性を評価している。
このタイヤ特性を用いることで、実際にタイヤを作製することなく、タイヤ特性の優れたタイヤを設計することができ、さらに、タイヤの開発効率の向上を図ることができる。
Various methods for predicting tire characteristics using computer simulation such as a finite element method and designing tires based on the tire characteristics have been proposed. In the simulation using the finite element method, a finite element model of the tire is created using a computer, and the stationary state or rolling state of the tire is simulated using the created tire model. The tire characteristics are evaluated by calculating the value.
By using the tire characteristics, it is possible to design a tire having excellent tire characteristics without actually manufacturing the tire, and to improve the development efficiency of the tire.
このようなタイヤのシミュレーションに用いるタイヤモデルの作成方法として、タイヤボディ部の2次元形状を周方向に展開してメッシュ分割しタイヤボディ部要素モデルを設定し、そのタイヤボディ部要素モデルよりも詳細にメッシュ分割したトレッドパターン付のトレッド部要素モデルを設定し、タイヤボディ部要素モデルにトレッド部要素モデルを結合して、タイヤの有限要素モデルを作成する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 As a method of creating a tire model used for such tire simulation, the tire body part element model is set by dividing the two-dimensional shape of the tire body part in the circumferential direction and dividing it into meshes, and more detailed than the tire body part element model A tread part element model with a tread pattern divided into meshes is set, and a tread part element model is combined with a tire body part element model to create a tire finite element model (for example, Patent Documents) 1).
ところで、操縦安定性、乗り心地、摩擦磨耗特性などのタイヤ特性には、トレッド部のみならず、サイドウォール部の剛性の影響も大きく、これらの影響を予めシミュレーション解析して把握することは効率的な設計に必要不可欠である。
しかしながら、上述のように従来、トレッドパターン付タイヤモデルは、タイヤボディ部とトレッド部を別々にモデル化し、それら互いに結合していた。そのため、サイドウォール部の影響を解析する場合には、タイヤボディ部のモデル化をし直さなければならないという問題を抱えていた。
また、サイドウォール部は、接地変形時のひずみが大きいため、本来、要素を詳細に分割しなければならない。しかし、従来のモデル化では、サイド部は、カーカス層やベルト層などの剛性の高いコード補強層に隣接しているため、サイドのみを詳細に要素分割することはできないという問題も併せ持っていた。
However, as described above, conventionally, in the tire model with a tread pattern, the tire body portion and the tread portion are separately modeled and coupled to each other. Therefore, when analyzing the influence of the sidewall portion, the tire body portion has to be remodeled.
Further, since the side wall portion has a large strain at the time of ground deformation, the elements must be divided in detail. However, in the conventional modeling, since the side portion is adjacent to a highly rigid cord reinforcing layer such as a carcass layer or a belt layer, there is a problem that only the side cannot be divided into elements in detail.
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、サイドウォール部がタイヤ特性に及ぼす影響を効率的に解析することができるタイヤモデルの作成方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a tire model creation method capable of efficiently analyzing the influence of sidewall portions on tire characteristics.
前記課題を解決するために、本発明はタイヤ特性をシミュレーションにより解析するためのタイヤモデル作成方法であって、コード補強材を含むタイヤボディ部を再現したタイヤボディ部要素モデルを作成するタイヤボディ部要素モデル作成ステップと、少なくともサイドウォール部を含むゴム部を再現したゴム部要素モデルを作成するゴム部要素モデル作成ステップと、前記タイヤボディ部要素モデルと前記ゴム部要素モデルを結合するステップとを含むことを特徴とするタイヤモデル作成方法を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a tire model creation method for analyzing tire characteristics by simulation, and a tire body part for creating a tire body part element model that reproduces a tire body part including a cord reinforcing material An element model creating step; a rubber part element model creating step for creating a rubber part element model that reproduces at least a rubber part including a sidewall part; and a step of combining the tire body part element model and the rubber part element model. The present invention provides a tire model creation method characterized by including the tire model.
ゴム部要素モデルは、サイドウォール部とトレッドパターン付のトレッド部とを含むゴム部を再現した有限要素モデルであり、前記ゴム部要素モデル作成ステップは、サイドウォール部を再現したサイドウォール部要素モデルとトレッドパターン付きのトレッド部を再現したトレッド部要素モデルとを結合することにより、前記ゴム部要素モデルを作成することが好ましい。
タイヤボディ部要素モデルは、カーカスとベルトとを含むタイヤボディ部を再現した有限要素モデルであり、タイヤボディ部要素モデル作成ステップは、カーカスを再現したカーカス部要素モデルと、ベルトを再現したベルト部要素モデルとを個別に作成し、結合することにより、前記タイヤボディ部要素モデルを作成することが好ましい。
さらに、ゴム部要素モデルは、前記タイヤボディ部要素モデルよりも、詳細にメッシュ分割されたモデルであることが好ましい。
The rubber part element model is a finite element model that reproduces a rubber part including a sidewall part and a tread part with a tread pattern, and the rubber part element model creation step includes a sidewall part element model that reproduces the sidewall part. It is preferable to create the rubber part element model by combining the tread part element model reproducing the tread part with the tread pattern.
The tire body part element model is a finite element model that reproduces the tire body part including the carcass and the belt, and the tire body part element model creation step includes the carcass part element model that reproduces the carcass and the belt part that reproduces the belt. Preferably, the tire body part element model is created by individually creating and combining element models.
Furthermore, it is preferable that the rubber part element model is a model in which mesh division is performed in more detail than the tire body part element model.
上述の要素モデルを結合するステップは、結合する要素モデルの境界面において、互いの相対位置が変化しないような方法で結合することが好ましい。 The step of combining the element models described above is preferably combined in such a way that the relative positions of the element models do not change at the boundary surfaces of the element models to be combined.
前記タイヤボディ部要素モデル作成ステップにおいて、構成する各要素ごとの時間増分を下記式(1)で算出し、最も時間増分が小さくなる要素を含まない部材の要素、あるいは、最も時間増分が小さくなる要素以外の要素を分割することがよい。さらには、最も時間増分が小さくなる要素以外の要素を分割する際、その要素の寸法は、最も時間増分が小さくなる要素の時間増分に略等しくなるように設定することもできる。このようにすると、本来、もっと細かく要素分割しなければならない部位において、時間増分を必要以上に小さくすることなく、詳細に要素分割することが可能となる。
Δt≦L/√(E/ρ)・・・(1)
(Δt:時間増分、L:代表要素寸法、E:弾性率、ρ:密度)
In the tire body part element model creation step, the time increment for each constituent element is calculated by the following formula (1), and the element of the member not including the element with the smallest time increment or the smallest time increment is calculated. It is good to divide elements other than elements. Furthermore, when dividing an element other than the element with the smallest time increment, the dimension of the element can be set to be approximately equal to the time increment of the element with the smallest time increment. In this way, it is possible to divide the elements in detail without reducing the time increment more than necessary at the site where the elements should be divided more finely.
Δt ≦ L / √ (E / ρ) (1)
(Δt: time increment, L: representative element size, E: elastic modulus, ρ: density)
本発明は、コード補強材を含むタイヤボディ部を再現したタイヤボディ部要素モデルを作成し、サイドウォール部を含むゴム部を再現したゴム部要素モデルを作成する。そして、タイヤボディ部要素モデルと前記ゴム部要素モデルを結合することによりタイヤモデル作成する。
したがって、本発明によれば、サイドウォール部がタイヤ特性に及ぼす影響を効率的に解析することができる。
The present invention creates a tire body part element model that reproduces a tire body part including a cord reinforcing material, and creates a rubber part element model that reproduces a rubber part including a sidewall part. Then, a tire model is created by combining the tire body element model and the rubber element model.
Therefore, according to the present invention, the influence of the sidewall portion on the tire characteristics can be efficiently analyzed.
以下、本発明のタイヤモデル作成方法について、添付の図面に示される好適な実施形態を基に詳細に説明する。
図1は、本発明のタイヤモデル作成方法を実行し、実際のタイヤ特性試験をシミュレーションして、タイヤ特性の解析を実行するシミュレーション装置の概略を示す概略図である。
Hereinafter, a tire model creation method of the present invention will be described in detail based on a preferred embodiment shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a simulation apparatus that executes a tire model creation method of the present invention, simulates an actual tire characteristic test, and executes an analysis of tire characteristics.
シミュレーション装置1は、各種演算処理を実行するとともに各部を統括して制御する中央演算処理装置(CPU)2と、このCPU2のワークエリアとして機能したり、CPU2によって実行される処理プログラムや、CPU2によって実行される処理プログラムの処理結果や各種データ等を記憶するメモリ3とを備え、CPU2とメモリ3はバスを介して接続される。
メモリ3としては、コンデンサに電気を蓄えることによって、情報を記憶するDRAM(Dynamic Random Access Memory)、コンデンサを使用せず、論理回路でメモリを構成しているSRAM(Static Random Access Memory)や、CPUによる実行プログラムなどを記憶する不揮発性で読み取り専用なROM(Read Only Memory)などの半導体記憶装置がある。
The simulation apparatus 1 executes various arithmetic processes and centrally controls each part, and functions as a work area of the
As the
また、シミュレーション装置1は、I/Oインターフェース4を介して、入力装置5、出力装置6および外部記憶装置7に接続され、これらとの間でデータのやり取りを行う。
入力装置5は、モデル作成条件、処理条件、あるいは特性演算条件など各種の条件を入力するものであり、代表的なものとしてキーボードやマウスなどがある。出力装置6は、入力装置5からの入力結果やタイヤ特性の解析結果などを表示するものであり、代表的なものとしてディスプレイやプリンタなどがある。
外部記憶装置7としては、フレキシブルディスクなどの磁気ディスク、CDやDVDといった光学ディスクなどがある。
The simulation apparatus 1 is connected to an input device 5, an output device 6, and an external storage device 7 via the I /
The input device 5 inputs various conditions such as model creation conditions, processing conditions, or characteristic calculation conditions, and representative examples include a keyboard and a mouse. The output device 6 displays an input result from the input device 5, an analysis result of tire characteristics, and the like, and representative examples include a display and a printer.
Examples of the external storage device 7 include a magnetic disk such as a flexible disk and an optical disk such as a CD and a DVD.
このようなシミュレーション装置1は、オペレータの入力に従って、有限要素法(Finite Element Method)によるタイヤの解析モデル(以下、タイヤモデルという)を作成し、シミュレーション条件を設定した後に、タイヤ特性試験をシミュレーションすることによってタイヤ特性を解析する。 Such a simulation apparatus 1 creates a tire analysis model (hereinafter referred to as a tire model) by a finite element method (hereinafter referred to as a tire model) according to an operator input, sets simulation conditions, and then simulates a tire characteristic test. By analyzing the tire characteristics.
本実施形態では、本発明のタイヤモデル作成方法を用いて、トレッドパターンの付いたタイヤを再現した有限要素モデル(以下、パターン付タイヤモデルという)を作成する。図2はトレッドパターン付タイヤモデルの一例を示す斜視図である。
トレッドパターン付タイヤモデル10は、実際のタイヤをモデル化したものであり、タイヤモデルを用いたタイヤ特性の解析に利用することができる。このトレッドパターン付タイヤモデル10は、カーカスやベルトなどコード補強材を含むタイヤボディ部を再現したタイヤボディ部モデル14と、サイドウォール部を含む厚肉ゴム部を再現した厚肉ゴム部モデル12とを結合することにより作成され、厚肉ゴム部モデル12はタイヤボディ部モデル14より詳細にメッシュ分割される。
In the present embodiment, a finite element model (hereinafter referred to as a tire model with a pattern) that reproduces a tire with a tread pattern is created using the tire model creation method of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing an example of a tire model with a tread pattern.
The
サイドウォール部は、トレッド部とビードとの間のタイヤの横腹に相当する部材であり、接地時にたわみつつタイヤの荷重を受け止める。そのため、タイヤの接地状態において、大きくひずむ部材の一つがサイドウォール部である。このサイドウォール部は、柔軟で耐候性や耐老化性に優れたゴムにより形成される。 The sidewall portion is a member corresponding to the flank of the tire between the tread portion and the bead, and receives the load of the tire while being bent at the time of ground contact. Therefore, one of the members that are greatly distorted in the ground contact state of the tire is the sidewall portion. This sidewall portion is made of rubber that is flexible and excellent in weather resistance and aging resistance.
したがって、接地変形時のひずみによる影響を無視することができない解析、例えば、操縦安定性、乗り心地、摩擦磨耗特性などのタイヤ特性を解析するには、接地変形時のひずみが大きいサイドウォール部を詳細にメッシュ分割したタイヤモデルを用いることで解析結果がより現実の値に近づく。 Therefore, in order to analyze the tire characteristics such as steering stability, riding comfort, and frictional wear characteristics that cannot be ignored by the effects of strain at the time of ground deformation, for example, a sidewall portion having a large strain at the time of ground deformation is used. The analysis result is closer to the actual value by using a tire model that is meshed in detail.
また、このタイヤモデルを用いて、タイヤの接地変形を伴うシミュレーションにおいて解析することができるタイヤ特性としては、車両のコーナリングをシミュレーションするときのコーナリング特性(横バネ特性)、タイヤに荷重を加えてタイヤのたわみ具合(荷重負荷時の変形)をシミュレーションするときの縦バネ特性、接地形状や接地圧、タイヤの転動状態において路面から伝わる振動をいかに吸収するかをシミュレーションするときの振動振動乗り心地特性(エンベロープ特性)、制動状態や加速状態をシミュレーションしたときの接地面内のすべり特性(摩擦力、スリップ率など)、タイヤをインフレートしたときのカーカスにかかる応力特性、ハイドロプレーニングをシミュレーションしたときのウェットグリップ性能、スノータイヤの雪上性能などがある。 In addition, tire characteristics that can be analyzed in a simulation involving ground contact deformation of a tire using this tire model include cornering characteristics (lateral spring characteristics) when simulating vehicle cornering, and tires by applying a load to the tire. Longitudinal spring characteristics when simulating the degree of deflection (deformation under load), ground contact shape and pressure, and vibration vibration ride characteristics when simulating how to absorb vibration transmitted from the road surface in the rolling state of the tire (Envelope characteristics), slip characteristics (frictional force, slip ratio, etc.) in the contact surface when simulating braking and acceleration conditions, stress characteristics on the carcass when the tire is inflated, and hydroplaning Wet grip performance, snow There is such as snow performance of the tire.
図2に示すパターン付タイヤモデルは、厚肉ゴム部モデル12とタイヤボディ部モデル14とを、後述する結合方法で結合することにより作成される。
図3は厚肉ゴム部モデルの一例を示す斜視図であり、図4はタイヤボディ部モデルの一例を示す斜視図である。
The tire model with a pattern shown in FIG. 2 is created by joining the thick
FIG. 3 is a perspective view showing an example of a thick rubber part model, and FIG. 4 is a perspective view showing an example of a tire body part model.
厚肉ゴム部モデル12は、トレッド部とサイドウォール部を含む厚肉ゴムを再現したモデルであり、トレッド部モデルと、サイドウォール部モデルとを一体として作成される。
上述のように、サイドウォール部は、接地変形時に大きくひずむ部材であるため、詳細にメッシュ分割することで解析精度を向上することができる。
The thick
As described above, since the sidewall portion is a member that is largely distorted during ground deformation, the analysis accuracy can be improved by dividing the mesh in detail.
また、トレッド部に刻まれるタイヤのトレッドパターンは、タイヤの基本的な性能である駆動、制動、旋回性能や、乗り心地、騒音、転がり抵抗や磨耗など様々なタイヤの特性に関係するため、トレッド部モデルもサイドウォール部モデルと同様に詳細にメッシュ分割することが好ましい。本実施形態では、トレッド部モデルはサイドウォール部モデルとともに作成され、詳細にメッシュ分割される。
このような厚肉ゴム部モデル12の作成方法について特に限定はない。
In addition, the tread pattern of the tire carved on the tread is related to various tire characteristics such as driving, braking, turning performance, riding comfort, noise, rolling resistance and wear, which are the basic performance of the tire. It is preferable that the part model is also divided into meshes in the same manner as the sidewall part model. In the present embodiment, the tread part model is created together with the sidewall part model, and is divided into meshes in detail.
There is no particular limitation on the method of creating such a thick
タイヤボディ部モデル14のメッシュサイズは、解析における演算処理にかかる時間とタイヤ特性の解析精度に及ぼす影響を考慮すると、厚肉ゴム部のように細かくする必要はない。
したがって、タイヤボディ部モデル14は、簡易に作成することができればよいため、2次元の断面形状を作成し、その断面をタイヤの中心軸を、回転の中心として、周方向に展開することにより作成することが好ましい。
しかし、タイヤボディ部モデル14の作成方法は、これに限定されず他の方法により作成してもよい。
The mesh size of the tire
Accordingly, the tire
However, the method of creating the tire
図5は本実施形態におけるタイヤモデルを説明するための断面図である。厚肉ゴム部モデル12とタイヤボディ部モデル14とを結合する方法には、節点共有型と節点非共有型とがある。
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a tire model in the present embodiment. As a method of connecting the thick
節点共有型の結合方法は、厚肉ゴム部モデル12とタイヤボディ部モデル14の境界面において、互いの節点位置が同一になるように要素を分割し、同一となる節点を一体化する方法である。
一方、節点非共有型の結合方法は、一方を結合面とし、他方を被結合面として定め、この結合面に位置する要素の節点が、結合される面である被結合面に位置する要素の節点に対して、相対的に変化しないような拘束条件を付与する方法である。
The joint sharing type joint method is a method in which elements are divided at the boundary surface between the thick
On the other hand, the node non-covalent coupling method defines one as a coupling surface and the other as a coupled surface, and the nodes of elements located on the coupled surface are connected to the coupled surface that is the surface to be coupled. In this method, a constraint condition that does not change relatively is applied to the nodes.
節点非共有型の結合方法は、タイヤボディ部モデル14の領域にゴム部モデル12を配置し、前記ゴム部モデル12がタイヤボディ部モデル14の要素の境界を交差する交点がある場合、この交点を求め、この交点をゴム部モデル12における節点として追加して要素を再構成する。
次に、ゴム部モデル12の各節点の挙動を、各節点を内包するタイヤボディ部モデル14の要素の節点の挙動によって規制する拘束条件を求め、この拘束条件によりゴム部モデル12の挙動を拘束する。
この拘束条件は、ゴム部モデル12の各節点を内包するタイヤボディ部モデル14の要素の形状を、パラメトリック空間上の所定の基準形状から形状関数を用いて形状変換したものとして定めることにより、ゴム部モデル12の各節点の基準形状内における対応点の位置情報を求め、この位置情報および形状関数を用いて定める(詳しくは、特願2004−29195号明細書参照)。
The node non-shared type coupling method is such that when the
Next, a constraint condition for restricting the behavior of each node of the
This constraint condition is determined by defining the shape of the element of the tire
詳細に要素分割した厚肉ゴム部モデル12と粗く要素分割したタイヤボディ部モデル14との境界面における節点が同一になるように、互いのモデルを要素分割することは、困難な場合が多く、処理が複雑になり、タイヤモデルの作成に多くの時間を費やすおそれがある。
したがって、本発明では、節点非共有型の結合方法により、厚肉ゴム部モデル12とタイヤボディ部モデル14を結合する。そうすることにより、各モデルを要素分割する際に境界面において互いの節点を同一位置に合わせることなく、それぞれのモデルを比較的容易に要素分割することができる。
なお、厚肉ゴム部モデル12とタイヤボディ部モデル14を結合する場合に限らず、有限要素モデルを結合する場合にも、節点非共有型の結合方法により行う。
In many cases, it is difficult to divide each model into elements so that the nodes on the boundary surface between the thick
Therefore, in the present invention, the thick
Note that, not only when the thick
タイヤボディ部モデル14を作成する際に、構成する各要素ごとの時間増分を下記式(1)で算出し、最も時間増分が小さくなる要素を含まない部材の要素、あるいは、最も時間増分が小さくなる要素以外の要素を分割する。
Δt≦L/√(E/ρ)・・・(1)
ここで、Δtは時間増分であり、Lは要素の代表長さであり、Eは要素の剛性であり、ρは材料密度である。
あるいは、タイヤボディ部モデルを作成する際に、構成する各要素ごとの時間増分を前記式(1)で算出し、最も時間増分が小さくなる要素を含まない部材の要素、あるいは、最も時間増分が小さくなる要素以外の要素を、時間増分が実質的に等しくなる代表要素寸法で分割してもよい。ここで、時間増分が実質的に等しくなるとは、上記式(1)で算出された値に対して時間増分が±10%以内の範囲であることをいう。
When the tire
Δt ≦ L / √ (E / ρ) (1)
Where Δt is the time increment, L is the representative length of the element, E is the stiffness of the element, and ρ is the material density.
Alternatively, when creating the tire body part model, the time increment for each constituent element is calculated by the above formula (1), and the element of the member not including the element with the smallest time increment, or the most time increment is Elements other than the smaller elements may be divided by representative element dimensions that result in substantially equal time increments. Here, the time increment is substantially equal means that the time increment is within a range of ± 10% with respect to the value calculated by the equation (1).
陽解法によるシミュレーション解析では、例えば、タイヤの場合、ベルトやビードコアは、ゴム材料で構成される他の部材に比べて剛性が高いため、タイヤモデルをシミュレーションする場合の多くは、ベルトエッジやビードコアを再現したモデルを形成する要素に基づいて時間増分が決定される。
したがって、ゴム部モデル12を詳細に要素分割する際の詳細さの程度(代表要素寸法など)は、剛性が高い部材を再現したモデルを形成する要素に基づいて決定される時間増分Δtより小さな値とならない範囲である。
そうすることにより、解析にかかる時間を増大させることなく、解析精度を向上させることができる。
In the simulation analysis using the explicit method, for example, in the case of a tire, the belt and bead core are more rigid than other members made of rubber material, so in many cases when a tire model is simulated, the belt edge and bead core are reproduced. The time increment is determined based on the elements forming the model.
Therefore, the degree of detail (representative element dimensions, etc.) when the
By doing so, the analysis accuracy can be improved without increasing the time required for the analysis.
上述の実施形態では、サイドウォール部とトレッド部を一体として再現し、同程度の詳細さで要素分割し、厚肉ゴム部モデルを作成したが、本発明はこれに限定されない。その他の実施形態では、トレッド部モデルとサイドウォール部モデルを個別に作成し、それらを結合することにより、厚肉ゴム部モデルを作成する。
図6はトレッド部モデルの一例を示す斜視図であり、図7はサイドウォール部モデルの一例を示す斜視図である。図8はその他の実施形態におけるタイヤモデルを説明するための断面図である。
In the above-described embodiment, the sidewall portion and the tread portion are reproduced as one piece, and the elements are divided with the same level of detail to create the thick rubber portion model, but the present invention is not limited to this. In other embodiments, a tread part model and a sidewall part model are individually created and combined to create a thick rubber part model.
FIG. 6 is a perspective view showing an example of the tread portion model, and FIG. 7 is a perspective view showing an example of the sidewall portion model. FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining a tire model in another embodiment.
上述のように、サイドウォール部は、接地変形時に大きくひずみ部材であるため、詳細にメッシュ分割することで解析精度を向上することができ、また、タイヤのトレッドパターンは様々なタイヤの特性に関係するため、トレッド部も詳細にメッシュ分割する。
異なるメッシュサイズで要素分割した有限要素モデルの境界面における節点が同一になるように、互いのモデルを要素分割することは、困難な場合が多く、処理が複雑になり、有限要素モデルの作成に多くの時間を費やすおそれがある。
したがって、本実施形態では、節点非共有型の結合方法により、トレッド部モデル16とサイドウォール部モデル18を結合する。
As described above, the sidewall portion is a large strain member during contact deformation, so the analysis accuracy can be improved by dividing the mesh in detail, and the tire tread pattern is related to various tire characteristics. Therefore, the tread portion is also divided into meshes in detail.
It is often difficult to divide each other's model so that the nodes on the boundary surface of the finite element model divided into elements with different mesh sizes are the same, making the process complicated and creating a finite element model May spend a lot of time.
Therefore, in the present embodiment, the
本実施形態では、トレッド部モデルとサイドウォール部モデルを個別に作成し、それらを結合することにより、厚肉ゴム部モデルを作成する。そのため、実際のタイヤ製造に使用される複数の金型の形状をモデル化した複数のサイドウォール部モデルを予め作成しておき、サイドウォール部モデルのみを取り替えて、サイドウォール部モデルの異なるタイヤモデルを作成することができるので、タイヤモデルの作成時間を短縮することができる。
また、節点非共有型の結合方法により、各モデルを要素分割する際に境界面において互いの節点を同一位置に合わせることなく、トレッド部モデル16とサイドウォール部モデル18を比較的容易に要素分割することができる。
In the present embodiment, a thick rubber part model is created by creating a tread part model and a sidewall part model individually and combining them. Therefore, a plurality of sidewall models that modeled the shapes of multiple molds used in actual tire manufacturing are created in advance, and only the sidewall model is replaced, and tire models with different sidewall models Therefore, the tire model creation time can be shortened.
In addition, the node non-shared type coupling method makes it relatively easy to divide the
トレッド部モデル16とサイドウォール部モデル18を要素分割する場合におけるメッシュサイズ(代表要素寸法など)は、剛性が高い部材を再現したモデルを形成する要素に基づいて、上記式(1)により決定される時間増分Δtより小さな値とならない範囲である。
The mesh size (representative element dimensions, etc.) when the
その他の実施形態に従えば、接地変形時にひずみが大きくなるサイドウォール部モデル18をトレッド部モデル16と別に作成するため、サイドウォール部モデル18のメッシュサイズをより詳細にすることができ、曲げ変形時などにより応力勾配が大きくなる部位を有限要素法により解析するときの精度を向上させることができる。
According to other embodiments, the side
上述のその他の実施形態では、トレッド部モデルとサイドウォール部を個別に作成し、それらを結合することにより、厚肉ゴム部モデルを作成したが、本発明はこれに限定されない。図9に示すように、トレッド部モデルとサイドウォール部のみならず、フィラー部モデルもまた個別に作成し、それらを結合することにより、厚肉部モデルを作成することもできる。さらに、図10に示すように、ベルト部モデルおよびカーカス部モデルを個別に作成し、それらを結合することにより、タイヤボディ部モデルを作成してもよい。 In the above-described other embodiments, the thick rubber part model is created by individually creating the tread part model and the sidewall part and combining them, but the present invention is not limited to this. As shown in FIG. 9, not only the tread part model and the sidewall part, but also the filler part model is individually created, and the thick part model can be created by combining them. Further, as shown in FIG. 10, a tire body model may be created by individually creating a belt part model and a carcass part model and combining them.
図9は、ゴム部モデルを剛性や強度の違いに応じて個別に作成し、それらを結合する例を示す。図9ではフィラー部モデル20を、トレッド部モデルやサイドウォール部モデルと同様に、個別に作成する。
ビード周りの剛性は車のハンドリングに大きな影響を与え、そのビード周りの剛性を向上させるために、ビードフィラーは硬質のゴムで形成されている。
そこで、硬質のゴムで形成されるビードフィラーをフィラー部モデル20としてモデル化し、トレッド部モデル16やサイドウォール部モデル18と結合することにより、ゴム部モデルを作成することで、より忠実にゴム部を再現することができる。
FIG. 9 shows an example in which rubber part models are individually created according to differences in rigidity and strength and are combined. In FIG. 9, the
The rigidity around the bead has a great influence on the handling of the vehicle, and the bead filler is made of hard rubber in order to improve the rigidity around the bead.
Therefore, by modeling the bead filler formed of hard rubber as the
図10は、タイヤボディ部を剛性や強度の違いに応じて個別に作成し、それらを結合する例を示す。図10では、ベルト部、カーカス部およびビード部を再現した有限要素モデルを個別に作成する。 FIG. 10 shows an example in which tire body portions are individually created according to differences in rigidity and strength and are combined. In FIG. 10, a finite element model that reproduces the belt portion, the carcass portion, and the bead portion is individually created.
ベルト部は、トレッド部とカーカス部の間に設けられるスチール製の部材である。ベルト部は、トレッド部の剛性を更に向上させることにより、高速走行時の安定性などを向上させる。
なお、図10ではベルト部は1枚でモデル化しているが、タイヤの種類によってはベルトが2枚あるものや,3枚あるものもある。
The belt portion is a steel member provided between the tread portion and the carcass portion. The belt portion further improves the stability at the time of high speed traveling by further improving the rigidity of the tread portion.
In FIG. 10, the belt portion is modeled as a single piece, but depending on the type of tire, there may be two belt pieces or three pieces.
カーカス部は、タイヤの骨格であり、荷重や衝撃、充てん空気圧に耐えてタイヤ構造を保持する部材である。カーカス部は、ビードワイヤを包むように巻き上げられ、その巻上げの長さに応じて剛性が変化する。 The carcass portion is a tire skeleton, and is a member that withstands loads, impacts, and filled air pressure to hold the tire structure. The carcass portion is wound up so as to wrap the bead wire, and the rigidity changes according to the length of the winding.
ビード部は、ホイールを適度に締め付け、タイヤがずれてしまったりしないようにする部材である。ビード部の強度が不足すると、車の荷重によりタイヤの形状が変化しタイヤが外れたり、あるいは、ホイールだけが空回りしたりする。
また、ビード部はタイヤの真円性に大きく関係し、スチール製のワイヤで構成されている。
A bead part is a member which tightens a wheel moderately and prevents a tire from shifting. If the strength of the bead portion is insufficient, the shape of the tire changes due to the load of the vehicle and the tire is detached or only the wheel is idle.
The bead portion is greatly related to the roundness of the tire, and is composed of a steel wire.
このように、ベルト部、カーカス部およびビード部は、タイヤの剛性に影響を与える部材である。そこで、タイヤボディ部において、ベルト部、カーカス部およびビード部を個別にモデル化し、ベルト部モデル22、カーカス部モデル24およびビード部モデル26を結合することにより、タイヤボディ部モデルを作成することで、より忠実にタイヤボディ部を再現することができる。
Thus, the belt portion, the carcass portion, and the bead portion are members that affect the rigidity of the tire. Therefore, in the tire body portion, the belt portion, the carcass portion, and the bead portion are individually modeled, and the tire
以上のように本発明に従えば、サイドウォール部がタイヤ特性に及ぼす影響を効率的に解析することができるタイヤモデルを短期間で作成することができる。そのため、そのタイヤモデルのシミュレーションを繰り返し行うことができ、このようなシミュレーションを通じてタイヤ開発をより迅速に行うことができる。 As described above, according to the present invention, a tire model capable of efficiently analyzing the influence of the sidewall portion on the tire characteristics can be created in a short period of time. Therefore, simulation of the tire model can be repeatedly performed, and tire development can be performed more quickly through such simulation.
以上、本発明に係るタイヤモデル作成方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。 The tire model creation method according to the present invention has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various improvements and modifications are made without departing from the gist of the present invention. May be.
1 シミュレーション装置
2 中央演算処理部
3 メモリ
4 I/Oインターフェース
5 入力装置
6 出力装置
7 外部記憶装置
10 トレッドパターン付タイヤモデル
12 厚肉ゴム部モデル
14 タイヤボディ部モデル
16 トレッド部モデル
18 サイドウォール部モデル
20 フィラー部モデル
22 ベルト部モデル
24 カーカス部モデル
26 ビード部モデル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
コード補強材を含むタイヤボディ部を再現したタイヤボディ部要素モデルを作成するタイヤボディ部要素モデル作成ステップと、
少なくともサイドウォール部を含むゴム部を再現したゴム部要素モデルを作成するゴム部要素モデル作成ステップと、
前記タイヤボディ部要素モデルと前記ゴム部要素モデルを結合するステップとを含むことを特徴とするタイヤモデル作成方法。 A tire model creation method for analyzing tire characteristics by simulation,
A tire body part element model creation step for creating a tire body part element model that reproduces the tire body part including the cord reinforcement,
A rubber part element model creating step for creating a rubber part element model that reproduces a rubber part including at least the sidewall part,
A tire model creating method comprising: combining the tire body part element model and the rubber part element model.
前記ゴム部要素モデル作成ステップは、サイドウォール部を再現したサイドウォール部要素モデルとトレッドパターン付きのトレッドを再現したトレッド部要素モデルとを結合することにより、前記ゴム部要素モデルを作成する請求項1に記載のタイヤモデル作成方法。 The rubber part element model is a finite element model that reproduces a rubber part including a sidewall part and a tread with a tread pattern,
The rubber part element model creating step creates the rubber part element model by combining a sidewall part element model reproducing a sidewall part and a tread part element model reproducing a tread with a tread pattern. The tire model creation method according to 1.
タイヤボディ部要素モデル作成ステップは、カーカスを再現したカーカス部要素モデルと、ベルトを再現したベルト部要素モデルとを個別に作成し、結合することにより、前記タイヤボディ部要素モデルを作成する請求項1または2に記載のタイヤモデル作成方法。 The tire body part element model is a finite element model reproducing a tire body part including a carcass and a belt,
The tire body part element model creating step creates the tire body part element model by individually creating and combining a carcass part element model reproducing a carcass and a belt part element model reproducing a belt. The tire model creation method according to 1 or 2.
Δt≦L/√(E/ρ)・・・(1)
(Δt:時間増分、L:代表要素寸法、E:弾性率、ρ:密度) For the tire model created by the method according to any one of claims 1 to 5, in the tire body part element model creating step, a time increment for each constituent element is calculated by the following formula (1): A tire model creation method including a step of dividing an element of a member that does not include an element with the smallest time increment or an element other than an element with the smallest time increment.
Δt ≦ L / √ (E / ρ) (1)
(Δt: time increment, L: representative element size, E: elastic modulus, ρ: density)
Δt≦L/√(E/ρ)・・・(1)
(Δt:時間増分、L:代表要素寸法、E:弾性率、ρ:密度)
For the tire model created by the method according to any one of claims 1 to 5, in the tire body part element model creating step, a time increment for each constituent element is calculated by the following formula (1): A tire model creation method including a step of dividing an element of a member that does not include an element having the smallest time increment or an element other than an element having the smallest time increment by a representative element dimension having substantially the same time increment.
Δt ≦ L / √ (E / ρ) (1)
(Δt: time increment, L: representative element size, E: elastic modulus, ρ: density)
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---|---|---|---|---|
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2004
- 2004-09-06 JP JP2004258330A patent/JP2006072896A/en not_active Withdrawn
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