JP2006199216A - Variation amount calculating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タイヤを有限個の要素でモデル化したタイヤモデルを、路面を有限個の要素でモデル化した路面モデルに接触させて転動させる変動量算出装置に関する。 The present invention relates to a fluctuation amount calculation device that rolls a tire model obtained by modeling a tire with a finite number of elements by bringing the tire surface into contact with a road surface model modeled with a finite number of elements.
近年では、タイヤを有限個の要素でモデル化したタイヤモデルを、路面を有限個の要素でモデル化した路面モデル上で転動させることにより、タイヤ性能を予測するタイヤ性能予測装置が提供されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。この場合には、タイヤ性能予測装置は、タイヤモデルのみならずに、タイヤモデルと路面モデルとの間で生じる物理的な影響も含めてタイヤ性能を予測するため、タイヤの開発を効率化させることができる。
しかしながら、実際のタイヤが路面の段差を通過する場合には、該タイヤの横力が変動し、これに伴ない操縦安定性が悪化するにも関わらず、上記タイヤ性能予測装置では路面の段差により変動するタイヤの横力が考慮されていなかったため、操縦安定性に優れたタイヤが効率的に開発され難かった。 However, when an actual tire passes through a road level difference, the tire performance prediction device causes a difference in lateral force of the tire. Since the lateral force of the fluctuating tire was not taken into consideration, it was difficult to efficiently develop a tire excellent in steering stability.
図１２（ａ）は、車両１が直進してタイヤ２が段差３を通過している様子を示す図である。図１２（ｂ）は、車両１が旋回してタイヤ２が段差３を通過している様子を示す図である。図１２（ａ）に示すように、タイヤ２の幅２１が段差３の一辺３１に対して所定角度を成しているときに、車両１が直進してタイヤ２が段差３を通過している場合には、タイヤ２自体の横力Ｆｙが大きく変動するため、車両１に備えられたハンドルの操作性が失われることとなる。 FIG. 12A is a diagram showing a state in which the vehicle 1 goes straight and the tire 2 passes through the step 3. FIG. 12B is a diagram illustrating a state where the vehicle 1 turns and the tire 2 passes through the step 3. As shown in FIG. 12A, when the width 21 of the tire 2 forms a predetermined angle with respect to one side 31 of the step 3, the vehicle 1 goes straight and the tire 2 passes through the step 3. In this case, the lateral force Fy of the tire 2 itself fluctuates greatly, so that the operability of the steering wheel provided in the vehicle 1 is lost.
また、図１２（ｂ）に示すように、タイヤ２の幅２１が段差３の一辺３１に対して所定角度を成しているときに、車両１が旋回してタイヤ２が段差３を通過している場合には、タイヤ２の横力Ｆｙが変動し、車両１が旋回方向に対して外側に揺れることとなり、車両１に備えられたハンドルの操作性が悪くなる。 Further, as shown in FIG. 12B, when the width 21 of the tire 2 forms a predetermined angle with respect to one side 31 of the step 3, the vehicle 1 turns and the tire 2 passes through the step 3. If this is the case, the lateral force Fy of the tire 2 will fluctuate, and the vehicle 1 will swing outward with respect to the turning direction, and the operability of the handle provided in the vehicle 1 will deteriorate.
このようにタイヤが段差を通過している場合にはタイヤの横力が変動し、操縦安定性が悪化するため、シミュレーションにおいても操縦安定性を向上可能なタイヤ性能を予測するためには、タイヤモデルと路面モデルにおける段差とは重要な要因となる。したがって、タイヤモデルが路面モデル上の段差を通過する場合のタイヤモデルの横力の変動量が算出されれば、実際にタイヤが製造されなくても、操縦安定性に優れたタイヤの開発が可能となる。 In this way, when the tire passes through a step, the lateral force of the tire fluctuates and steering stability deteriorates. Therefore, in order to predict tire performance that can improve steering stability even in simulation, the tire The level difference between the model and the road surface model is an important factor. Therefore, if the amount of variation in lateral force of the tire model when the tire model passes a step on the road surface model is calculated, it is possible to develop a tire with excellent steering stability even if the tire is not actually manufactured It becomes.
そこで、本発明は以上の点に鑑みて成されたものであり、操縦安定性に大きく関係するタイヤの横力の変動量を算出することにより、操縦安定性に優れたタイヤの開発の効率を向上させることができる変動量算出装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above points, and by calculating the amount of variation in the lateral force of the tire that is greatly related to steering stability, the efficiency of development of a tire having excellent steering stability can be improved. It is an object of the present invention to provide a fluctuation amount calculation device that can be improved.
本発明は、上記課題を解決するために、タイヤを有限個の要素でモデル化したタイヤモデルを設定するタイヤモデル設定手段と、段差を有する路面を有限個の要素でモデル化した段差モデルを設定する段差モデル設定手段と、タイヤモデルが段差モデルの段差を通過しているときのタイヤモデルの横力の変動量を算出する変動量算出手段とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention sets a tire model setting means for setting a tire model in which a tire is modeled with a finite number of elements, and a step model in which a road surface having a step is modeled with a finite number of elements. And a variation amount calculation unit that calculates a variation amount of the lateral force of the tire model when the tire model passes through the step of the step model.
このような本発明によれば、タイヤモデルが段差モデルの段差を乗り上げるときのタイヤモデルの横力の変動量が算出されることにより、操縦安定性の良否が判定可能となるため、実際のタイヤが製造されなくても操縦安定性に優れたタイヤが開発可能となる。 According to the present invention as described above, since the variation amount of the lateral force of the tire model when the tire model climbs the step of the step model is calculated, it is possible to determine whether the steering stability is good or not, so that the actual tire Even if the tire is not manufactured, it is possible to develop a tire having excellent steering stability.
上記発明においては、タイヤモデルは、タイヤ周方向の要素分割が７２分割以上である構成を備えてもよい。ここで、タイヤ周方向の要素分割が７２分割未満である場合には、段差モデルの段差にタイヤモデルが接触したときのタイヤモデルの変形が精度良く表現できない。一方、タイヤ周方向の要素分割が７２分割以上である場合には、段差モデルの段差にタイヤモデルが接触した部分の局所的な変形が表現できるようになり、タイヤモデルの変形を精度良く表現できる。このため、タイヤ周方向の要素分割が７２分割以上とすることにより、タイヤモデルが段差モデルの段差に接触するときのタイヤ変形を適切に表現できるため、タイヤモデルの横力の変動量が適切に算出可能となる。 In the said invention, a tire model may be equipped with the structure whose element division | segmentation of a tire circumferential direction is 72 divisions or more. Here, when the element division in the tire circumferential direction is less than 72 divisions, the deformation of the tire model when the tire model comes into contact with the step of the step model cannot be expressed with high accuracy. On the other hand, when the element division in the tire circumferential direction is 72 divisions or more, the local deformation of the portion where the tire model is in contact with the step of the step model can be expressed, and the deformation of the tire model can be expressed with high accuracy. . For this reason, by making the element division in the tire circumferential direction 72 divisions or more, it is possible to appropriately express the tire deformation when the tire model comes into contact with the step of the step model. It can be calculated.
上記発明においては、路面の段差は５ｍｍ以上でもよい。ここで、路面の段差が５ｍｍ未満である場合には、当該路面の段差に対応する路面モデルの段差をタイヤモデルが通過しているときのタイヤモデルの横力の変動量が極端に小さく、当該タイヤモデルの横力の変動量の精度が確保し難くなる。また、実際の段差は５ｍｍ以上であるのが通常であるため、５ｍｍ未満の段差の高さに対応する段差モデルの段差が設定されると、シミュレーション上の段差と実際の段差とが大きく乖離することとなる。このため、路面の段差が５ｍｍ以上であることにより、タイヤモデルの横力の変動量の精度が確保可能となり、且つシミュレーション上での段差と実際の路面の段差とが略等価な状態となるため、タイヤモデルが段差モデルの段差を通過しているときのタイヤモデルの横力の変動量が適切に算出可能となる。 In the said invention, the level | step difference of a road surface may be 5 mm or more. Here, when the road surface step is less than 5 mm, the variation amount of the lateral force of the tire model when the tire model passes the step of the road surface model corresponding to the road surface step is extremely small. It becomes difficult to ensure the accuracy of the lateral force fluctuation amount of the tire model. In addition, since the actual step is usually 5 mm or more, if the step of the step model corresponding to the height of the step of less than 5 mm is set, the step in the simulation greatly deviates from the actual step. It will be. For this reason, since the road surface level difference is 5 mm or more, it is possible to ensure the accuracy of the lateral force fluctuation amount of the tire model, and the level difference on the simulation and the actual road level level are substantially equivalent. The amount of variation in the lateral force of the tire model when the tire model passes through the step of the step model can be calculated appropriately.
上記発明においては、変動量算出手段は、タイヤモデルのキャンバー角又はスリップ角を設定して、タイヤモデルが段差モデルの段差を通過しているときのタイヤモデルの横力の変動量を算出してもよい。 In the above invention, the fluctuation amount calculating means sets the camber angle or slip angle of the tire model, and calculates the fluctuation amount of the lateral force of the tire model when the tire model passes through the step of the step model. Also good.
この場合には、キャンバー角又はスリップ角がタイヤモデルに設定されることにより、タイヤモデルが車両モデルに装着された状態と等価となるため、タイヤモデルが車両モデルに装着されていなくても、タイヤモデルの直進時においてキャンバー角、トー角等のアライメントに関係する横力が算出可能となる。さらにキャンバー角、トー角に加えて、タイヤ進行方向に対するタイヤモデルのスリップ角がタイヤモデルの旋回時において考慮されるため、タイヤモデルの旋回時においてもタイヤモデルが段差モデルの段差を通過しているときのタイヤモデルの横力がより正確に算出可能となる。 In this case, since the camber angle or the slip angle is set in the tire model, the tire model is equivalent to the state in which the tire model is mounted on the vehicle model. Therefore, even if the tire model is not mounted on the vehicle model, the tire Lateral forces related to alignment such as camber angle and toe angle can be calculated when the model goes straight. Furthermore, in addition to the camber angle and toe angle, the tire model slip angle with respect to the tire traveling direction is taken into account when the tire model turns, so that the tire model passes through the steps of the step model even when turning the tire model. The lateral force of the tire model can be calculated more accurately.
上記発明においては、タイヤモデルは、有限個の要素でトレッド部がモデル化されたトレッドモデルを備えてもよい。この場合には、トレッドモデルが段差モデルの段差を通過しているときのタイヤモデルの横力の変動量が算出可能となるため、トレッドモデルのトレッドパターンがタイヤモデルの横力に及ぼす影響が予測可能となる。 In the above invention, the tire model may include a tread model in which a tread portion is modeled by a finite number of elements. In this case, it is possible to calculate the amount of variation in the lateral force of the tire model when the tread model passes the step of the step model, so the effect of the tread pattern of the tread model on the lateral force of the tire model is predicted. It becomes possible.
本発明によれば、操縦安定性に大きく関係するタイヤの横力の変動量を算出することにより、操縦安定性に優れたタイヤの開発の効率を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the efficiency of the development of a tire having excellent steering stability by calculating the amount of fluctuation of the lateral force of the tire that is largely related to steering stability.
（変動量算出装置の構成）
本実施形態における変動量算出装置について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態における変動量算出装置１０を示す図である。
(Configuration of variation calculation device)
The fluctuation amount calculation apparatus in the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a fluctuation amount calculation apparatus 10 according to the present embodiment.
図１に示すように、変動量算出装置１０は、入力部１１と、記憶部１２と、処理部１３と、表示部１４とを備えている。 As shown in FIG. 1, the fluctuation amount calculation device 10 includes an input unit 11, a storage unit 12, a processing unit 13, and a display unit 14.
入力部１１は、後述するタイヤモデル１００及び段差モデル２００などを生成するのに必要な値の入力を促す。記憶部１２は、処理部１３により処理を実行するためのプログラムなどを記憶する。処理部１３は、入力部１１により入力された値及び記憶部１２に記憶された値に基づいて有限要素法等の解析法により、タイヤモデル１００及び段差モデル２００の挙動を解析する。表示部１４は、処理部１３により解析された結果を出力する。 The input unit 11 prompts input of values necessary to generate a tire model 100, a step model 200, and the like, which will be described later. The storage unit 12 stores a program for executing processing by the processing unit 13. The processing unit 13 analyzes the behavior of the tire model 100 and the step model 200 by an analysis method such as a finite element method based on the value input by the input unit 11 and the value stored in the storage unit 12. The display unit 14 outputs the result analyzed by the processing unit 13.
前記処理部１３は、タイヤモデル設定部１３−１と、段差モデル設定部１３−２と、変動量算出部１３−３とを備えている。タイヤモデル設定部１３−１は、タイヤを有限個の要素でモデル化したタイヤモデル１００を設定する。段差モデル設定部１３−２は、段差を有する路面を有限個の要素でモデル化した段差モデル２００を設定する。 The processing unit 13 includes a tire model setting unit 13-1, a step model setting unit 13-2, and a fluctuation amount calculating unit 13-3. The tire model setting unit 13-1 sets a tire model 100 obtained by modeling a tire with a finite number of elements. The step model setting unit 13-2 sets a step model 200 obtained by modeling a road surface having a step with a finite number of elements.
変動量算出部１３−３は、タイヤモデル１００が段差モデル２００の段差を通過しているときのタイヤモデル１００の横力の変動量を算出する。また、変動量算出部１３−３は、算出したタイヤモデル１００の横力の変動量によりタイヤ性能を予測してもよい。このタイヤ性能には、操縦安定性、振動性能、タイヤのコーナリングフォース、駆動時・制動時におけるタイヤの変位、タイヤの摩擦仕事量などが挙げられる。また、特許文献２の記載を用いることにより、ハイドロプレーニング現象、トレッド部の排水性能も解析可能となる。 The fluctuation amount calculation unit 13-3 calculates the fluctuation amount of the lateral force of the tire model 100 when the tire model 100 passes through the step of the step model 200. Further, the fluctuation amount calculation unit 13-3 may predict the tire performance based on the calculated fluctuation amount of the lateral force of the tire model 100. The tire performance includes steering stability, vibration performance, tire cornering force, tire displacement during driving and braking, tire friction work, and the like. Further, by using the description in Patent Document 2, the hydroplaning phenomenon and the drainage performance of the tread portion can be analyzed.
（シミュレーション方法）
本実施形態における変動量算出装置の動作について図面を参照しながら説明する。図２は、本実施形態にける変動量算出装置１０の動作を示すフロー図である。図２に示すように、Ｓ１０１において、タイヤモデル設定部１３−１は、数値解析が可能な複数要素の集合体でタイヤモデル１００を設定する。Ｓ１０２において、段差モデル設定部１３−２は、数値解析が可能な複数要素の集合体で段差モデル２００を設定する。
(Simulation method)
The operation of the fluctuation amount calculation apparatus in the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the fluctuation amount calculation apparatus 10 in the present embodiment. As shown in FIG. 2, in S101, the tire model setting unit 13-1 sets the tire model 100 as an aggregate of a plurality of elements that can be numerically analyzed. In step S102, the step model setting unit 13-2 sets the step model 200 as an aggregate of a plurality of elements that can be numerically analyzed.
ここで、図３は、本実施形態におけるタイヤモデル１００を示す図である。図４は、本実施形態における段差モデル２００を示す図である。図３に示すように、タイヤモデル１００は、数値解析が可能な複数要素（要素１００ａ，１００ｂ，１００ｃ…）を備えている。このタイヤモデル１００は、数値解析が可能な複数要素の集合体によりトレッド部がモデル化されたトレッドモデル１１０を備えている。このトレッドモデル１１０には溝１１１が形成されている。また、図４に示すように、段差モデル２００も、数値解析が可能な複数要素（要素２００ａ，２００ｂ，２００ｃ…）を備えている。 Here, FIG. 3 is a diagram showing the tire model 100 in the present embodiment. FIG. 4 is a diagram showing a step model 200 in the present embodiment. As shown in FIG. 3, the tire model 100 includes a plurality of elements (elements 100a, 100b, 100c...) Capable of numerical analysis. The tire model 100 includes a tread model 110 in which a tread portion is modeled by an assembly of a plurality of elements capable of numerical analysis. A groove 111 is formed in the tread model 110. As shown in FIG. 4, the step model 200 also includes a plurality of elements (elements 200a, 200b, 200c,...) Capable of numerical analysis.
図５（ａ）乃至（ｄ）は、複数種類の段差モデル２００を示す図である。なお、本実施形態では、図５（ａ）乃至（ｄ）に示す複数種類のうちの一種類の段差モデル２００、二種類上の組み合わされた段差モデル２００、その他の段差モデルが用いられる。 FIGS. 5A to 5D are diagrams showing a plurality of types of step models 200. In the present embodiment, one type of step model 200 among a plurality of types shown in FIGS. 5A to 5D, a combined step model 200 of two types, and other step models are used.
図５（ａ）に示す段差モデル２００は、タイヤモデル１００が段差２０１を乗り上げるときのタイヤモデル１００の横力の変動量が算出される場合に用いられる。図５（ｂ）に示す段差モデル２００は、タイヤモデル１００が段差２０２を乗り下げるときのタイヤモデル１００の横力の変動量が算出される場合に用いられる。 The step model 200 shown in FIG. 5A is used when the variation amount of the lateral force of the tire model 100 when the tire model 100 rides on the step 201 is calculated. The step model 200 shown in FIG. 5B is used when the variation amount of the lateral force of the tire model 100 when the tire model 100 gets over the step 202 is calculated.
図５（ｃ）に示す段差モデル２００は、タイヤモデル１００が最初に段差２０３を乗り上げて、その後に段差２０４を乗り下げるときのタイヤモデル１００の横力の変動量が算出される場合に用いられる。図５（ｄ）に示す段差モデル２００は、タイヤモデル１００が最初に段差２０５を乗り下げて、その後に段差２０６を乗り上げるときのタイヤモデル１００の横力の変動量が算出される場合に用いられる。 The step model 200 shown in FIG. 5C is used when the variation amount of the lateral force of the tire model 100 is calculated when the tire model 100 first climbs the step 203 and then climbs the step 204. . The step model 200 shown in FIG. 5D is used when the variation amount of the lateral force of the tire model 100 when the tire model 100 first rides on the step 205 and then climbs the step 206 is calculated. .
なお、図５（ａ）乃至図５（ｄ）に示す段差モデル２００の段差は、平坦な面に対して直角方向に沿って形成されているが、これに限定されることなく、平坦な面に対して所定角θ方向に沿って形成されてもよい。これにより、段差モデル２００の段差が所定角θに沿って形成されることにより、当該段差モデル２００の段差が実際の段差に近づくこととなり、タイヤモデル１００が段差モデル２００の段差を通過しているときのタイヤモデル１００の横力の変動量が高精度に算出可能となる。 The steps of the step model 200 shown in FIGS. 5A to 5D are formed along a direction perpendicular to the flat surface, but the flat surface is not limited to this. May be formed along a predetermined angle θ direction. Thereby, the step of the step model 200 is formed along the predetermined angle θ, so that the step of the step model 200 approaches the actual step, and the tire model 100 passes through the step of the step model 200. The amount of fluctuation of the lateral force of the tire model 100 can be calculated with high accuracy.
ここで、各要素１００ａ，１００ｂ，１００ｃ…，２００ａ，２００ｂ，２００ｃ…は、図１に示す処理部１３により数値解析が可能なデータである。例えば、各要素１００ａ，１００ｂ，１００ｃ…，２００ａ，２００ｂ，２００ｃ…には、２次元の３角形・４角形からなる膜要素やシェル要素、３次元の４面体、５面体又は６面体からなるソリッド要素などが挙げられる。また、要素１００ａ，１００ｂ，１００ｃ…，２００ａ，２００ｂ，２００ｃ…には、座標のデータ、タイヤの材料特性（例えば、ゴムのポアソン比、密度、弾性係数など）等が定義されている。 Here, each element 100a, 100b, 100c..., 200a, 200b, 200c... Is data that can be numerically analyzed by the processing unit 13 shown in FIG. For example, each element 100a, 100b, 100c..., 200a, 200b, 200c... Is a membrane element or shell element having a two-dimensional triangle or tetragon, and a solid having a three-dimensional tetrahedron, pentahedron or hexahedron. Elements. The elements 100a, 100b, 100c,..., 200a, 200b, 200c,... Define coordinate data, tire material properties (for example, rubber Poisson's ratio, density, elastic coefficient, etc.).
Ｓ１０３において、変動量算出部１３−３は材料特性値の入力を促す。この材料特性値には、タイヤに備えられているゴム、コード等の密度、弾性係数などが挙げられる。Ｓ１０４において、変動量算出部１３−３は境界条件の入力を促す。この境界条件には、タイヤの空気圧、荷重、キャンバー角、スリップ角、速度、又はリム幅などのタイヤの使用条件が挙げられる。なお、Ｓ１０１乃至Ｓ１０４までは、いずれの順序であってもよい。 In S103, the fluctuation amount calculation unit 13-3 prompts input of a material characteristic value. Examples of the material property values include the density of rubber and cords provided in the tire, the elastic coefficient, and the like. In S104, the fluctuation amount calculation unit 13-3 prompts input of boundary conditions. Examples of the boundary conditions include tire use conditions such as tire air pressure, load, camber angle, slip angle, speed, or rim width. Note that S101 to S104 may be in any order.
Ｓ１０５において、変動量算出部１３−３は、入力された材料特性値及び境界条件の下で、有限要素法解析を用いてタイヤモデル１００を段差モデル２００上で転動させることにより、タイヤモデル１００が段差モデル２００の段差を通過しているときのタイヤモデル１００（又はトレッドモデル１１０）の横力の変動量を計算する。具体的には、変動量算出部１３−３は、平坦なモデル上でタイヤモデル１００を転動させているときのタイヤモデル１００の横力を基準値として設定し、所定の時間間隔毎に、タイヤモデル１００が段差モデル２００の段差を乗り上げ又は乗り下げているときのタイヤモデル１００の横力の値から当該基準値を減算することにより、タイヤモデル１００が段差を乗り上げ又は乗り下げているときのタイヤモデル１００の横力の変動量を算出する。 In S105, the fluctuation amount calculation unit 13-3 rolls the tire model 100 on the step model 200 using the finite element method analysis under the input material characteristic values and boundary conditions, thereby the tire model 100. The amount of variation in the lateral force of the tire model 100 (or the tread model 110) when the vehicle passes the step of the step model 200 is calculated. Specifically, the fluctuation amount calculation unit 13-3 sets the lateral force of the tire model 100 when the tire model 100 is rolling on a flat model as a reference value, and at predetermined time intervals, By subtracting the reference value from the lateral force value of the tire model 100 when the tire model 100 rides on or off the step of the step model 200, the tire model 100 rides on or off the step. A variation amount of the lateral force of the tire model 100 is calculated.
図６（ａ）乃至図６（ｇ）は、タイヤモデル１００が段差モデル２００の段差に接触して段差モデル２００の平坦面に位置するまでの様子を示す図である。図７は、二種類のタイヤモデル１００が段差モデル２００の段差に接触して段差モデル２００の平坦面に位置するまでに、タイヤモデル１００の移動時間［ｍｓ］に対するタイヤモデル１００に作用する横力の変動量を示す図である。 FIGS. 6A to 6G are views showing a state from when the tire model 100 comes into contact with the step of the step model 200 until it is positioned on the flat surface of the step model 200. FIG. FIG. 7 shows the lateral force acting on the tire model 100 with respect to the travel time [ms] of the tire model 100 until the two types of tire models 100 come in contact with the step of the step model 200 and are positioned on the flat surface of the step model 200. It is a figure which shows the fluctuation amount of.
図７に示すように、タイヤモデル１００が段差モデル２００の段差を乗り上げているとき（図６（ｅ）参照）には、タイヤモデル１００が段差モデル２００の段差を乗り上げている前（図６（ａ）参照）に比べて、タイヤモデル１００の横力の変化量が大きくなる。 As shown in FIG. 7, when the tire model 100 rides on the step of the step model 200 (see FIG. 6E), before the tire model 100 rides on the step of the step model 200 (FIG. 6 ( Compared to (a), the amount of change in the lateral force of the tire model 100 is greater.
図８（ａ）は、タイヤモデル１００が段差モデル２００の段差を乗り上げているとき（図６（ｅ）参照）のタイヤモデル１００の接地圧分布を示す図である。図８（ｂ）は、タイヤモデル１００が段差モデル２００の段差を乗り上げているとき（図６（ｅ）参照）のタイヤモデル１００の横方向の変位差分布を示す図である。なお、横方向の変位差分布とは、平坦なモデル上でタイヤモデル１００を転動させているときのタイヤモデル１００の横方向の変位を基準値として設定し、タイヤモデル１００が段差モデル２００の段差を乗り上げ又は乗り下げているときのタイヤモデル１００の横方向の変位から当該基準値を減算することにより求めたものである。 FIG. 8A is a diagram showing a contact pressure distribution of the tire model 100 when the tire model 100 rides on the level difference of the level difference model 200 (see FIG. 6E). FIG. 8B is a diagram showing a displacement distribution in the lateral direction of the tire model 100 when the tire model 100 rides on the step of the step model 200 (see FIG. 6E). The lateral displacement difference distribution is set as a reference value in the lateral displacement of the tire model 100 when the tire model 100 is rolling on a flat model. This is obtained by subtracting the reference value from the lateral displacement of the tire model 100 when riding on or off the step.
図８（ｃ）は、タイヤモデル１００の幅１０１と段差モデル２００の端部２０８との成す角度がθであり、タイヤモデル１００及びトレッドモデル１１０の接地圧力分布及び横方向の変位分布が上記図８（ａ）及び上記図８（ｂ）であるときに、タイヤモデル１００が段差モデル２００の段差を乗り上げている様子を示す図である。この図８（ｃ）は、上記図６（ｅ）に示すタイヤモデル１００を上方から見た図である。 In FIG. 8C, the angle between the width 101 of the tire model 100 and the end 208 of the step model 200 is θ, and the contact pressure distribution and the lateral displacement distribution of the tire model 100 and the tread model 110 are shown in the above diagram. It is a figure which shows a mode that the tire model 100 has climbed the level | step difference of the level | step difference model 200 when it is 8 (a) and the said FIG.8 (b). FIG. 8C is a view of the tire model 100 shown in FIG. 6E viewed from above.
図８（ａ）及び（ｃ）に示すように、タイヤモデル１００の幅１０１と段差モデル２００の端部２０８との成す角度がθであるときは、タイヤモデル１００の一端側１０１ａが他端側１０１ｂよりも先に段差モデル２００の段差にくい込み、当該一端側１０１ａの接地圧力（図８（ａ）に示す３００ａ参照）が他端側１０１ｂの接地圧力（図８（ｂ）に示す３００ｂ参照）よりも大きいことが分かる。また、図８（ｂ）及び（ｃ）に示すように、タイヤモデル１００の幅１０１と段差モデル２００の端部２０８との成す角度がθであるときは、タイヤモデル１００の一端側１０１ａが他端側１０１ｂよりも先に段差モデル２００の段差にくい込み、他端側１０１ｂから一端側１０１ａに向けて作用する変位Ｙ１，Ｙ３が一端側１０１ａにおいて他端側１０１ｂよりも大きくなっている。なお、一端側１０１ａから他端側１０１ｂに向けて作用する変位Ｙ２は変位Ｙ１よりも小さいため、全体の変位は他端側１０１ｂから一端側１０１ａに向うこととなる。 As shown in FIGS. 8A and 8C, when the angle formed by the width 101 of the tire model 100 and the end 208 of the step model 200 is θ, the one end side 101a of the tire model 100 is the other end side. The step model 200 is less likely to be stepped before 101b, and the ground pressure at one end 101a (see 300a shown in FIG. 8A) is the ground pressure at the other end 101b (see 300b shown in FIG. 8B). You can see that it is bigger than 8B and 8C, when the angle formed by the width 101 of the tire model 100 and the end 208 of the step model 200 is θ, the one end side 101a of the tire model 100 is the other. Displacement Y1 and Y3 acting from the other end side 101b toward the one end side 101a is larger at the one end side 101a than at the other end side 101b. Since the displacement Y2 acting from the one end side 101a toward the other end side 101b is smaller than the displacement Y1, the entire displacement is directed from the other end side 101b to the one end side 101a.
これにより、タイヤモデル１００の幅全体ではなく一端側１０１ａが他端側１０１ｂよりも先に段差モデル２００の段差に接している状態（図６（ｅ），図６（ｃ）参照）となり、一端側１０１ａにおける接地圧力（図８（ａ）に示す３００ａ参照）が他端側１０１ｂにおける接地圧力（図８（ａ）に示す３００ｂ参照）よりも大きく、且つ一端側１０１ａにおける横方向の変位（図８（ｂ）に示す４００ａ参照）が他端側１０１ｂにおける横方向の変位（図８（ｂ）に示す４００ｂ参照）よりも大きいため、タイヤモデル１００の横力の変動量が大きくなる。 As a result, not the entire width of the tire model 100 but the one end side 101a is in contact with the step of the step model 200 earlier than the other end side 101b (see FIGS. 6 (e) and 6 (c)). The ground pressure at the side 101a (see 300a shown in FIG. 8A) is larger than the ground pressure at the other end 101b (see 300b shown in FIG. 8A), and the lateral displacement at the one end 101a (see FIG. 8 (b) (see 400a) is larger than the lateral displacement at the other end side 101b (see 400b shown in FIG. 8 (b)), the lateral force variation amount of the tire model 100 becomes large.
このタイヤモデル１００の横力の変動量が最も大きくなる箇所（図７に示す図６（ｅ）の箇所参照）では、タイヤモデル１００の全体が横方向に変位するため、操縦安定性が悪化する。したがって、タイヤモデル１００が段差モデル２００の段差を乗り上げ又は乗り下げるときのタイヤモデル１００の横力の変動量が最小となれば、操縦安定性が良好になることと等価になるため、実際のタイヤが製造されなくても操縦安定性に優れたタイヤが開発可能となる。 At the place where the variation amount of the lateral force of the tire model 100 is the largest (see the place of FIG. 6 (e) shown in FIG. 7), the entire tire model 100 is displaced in the lateral direction. . Accordingly, if the variation amount of the lateral force of the tire model 100 when the tire model 100 rides on or off the step of the step model 200 is minimized, it becomes equivalent to good steering stability. Even if the tire is not manufactured, it is possible to develop a tire having excellent steering stability.
さらに、キャンバー角又はスリップ角がタイヤモデル１００に設定されることにより、タイヤモデル１００が車両モデル（図示せず）に装着された状態と等価となるため、タイヤモデル１００が車両モデル（図示せず）に装着されていなくても、タイヤモデル１００の直進時においてキャンバー角、トー角等のアライメントに関係する横力が算出可能となる。またキャンバー角、トー角に加えて、タイヤ進行方向に対するタイヤモデル１００のスリップ角がタイヤモデル１００の旋回時において考慮されるため、タイヤモデル１００の旋回時においてもタイヤモデル１００が段差モデル２００の段差を通過しているときのタイヤモデル１００の横力がより正確に算出可能となる。 Furthermore, since the camber angle or the slip angle is set in the tire model 100, the tire model 100 is equivalent to a state in which the tire model 100 is mounted on the vehicle model (not shown). ), The lateral force related to the alignment such as the camber angle and the toe angle can be calculated when the tire model 100 goes straight. In addition to the camber angle and the toe angle, the slip angle of the tire model 100 with respect to the tire traveling direction is taken into account when the tire model 100 turns, so that the tire model 100 also has a step difference of the step model 200 when the tire model 100 turns. The lateral force of the tire model 100 when passing through can be calculated more accurately.
また、トレッドモデル１１０が段差モデル２００の段差を通過しているときのタイヤモデルの横力の変動量が算出可能となるため、トレッドモデル１１０のトレッドパターンがタイヤモデル１００の横力に及ぼす影響が予測可能となる。 In addition, since the variation amount of the lateral force of the tire model when the tread model 110 passes the step of the step model 200 can be calculated, the influence of the tread pattern of the tread model 110 on the lateral force of the tire model 100 is affected. Predictable.
なお、図５（ａ）乃至（ｄ）に示す段差２０１乃至２０６の高さｘは、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下、より好ましくは５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の実際の路面の段差と対応してもよい。この路面の段差の高さが３０ｍｍ又は２０ｍｍを超えると、段差２０１乃至２０６の上下の面にタイヤモデル１００が同時に接触しなくなり、タイヤ性能の予測計算が不安定となる。このため、路面の段差の高さが３０ｍｍ又は２０ｍｍであることにより、段差２０１乃至２０６の上下の面にタイヤモデル１００が同時に接触可能となり、タイヤ性能の予測計算が安定化する。 The heights x of the steps 201 to 206 shown in FIGS. 5A to 5D may correspond to the actual road surface steps of 5 mm to 30 mm, more preferably 5 mm to 20 mm. If the height of the road surface step exceeds 30 mm or 20 mm, the tire model 100 does not contact the upper and lower surfaces of the steps 201 to 206 at the same time, and the prediction calculation of the tire performance becomes unstable. For this reason, when the height of the step on the road surface is 30 mm or 20 mm, the tire model 100 can simultaneously contact the upper and lower surfaces of the steps 201 to 206, and the prediction calculation of the tire performance is stabilized.
また、路面の段差の高さｘが５ｍｍ未満である場合には、タイヤモデル１００が段差モデル２００の段差を通過しているときのタイヤモデル１００の横力の変動量が極端に小さく、当該タイヤモデル１００の横力の変動量の精度が確保し難くなる。また、実際の段差は５ｍｍ以上であるのが通常であるため、５ｍｍ未満の段差の高さに対応する段差モデル２００の段差が設定されると、シミュレーション上の段差と実際の段差とが大きく乖離することとなる。このため、路面の段差の高さが５ｍｍ以上であることにより、タイヤモデル１００の横力の変動量の精度が確保可能となり、且つシミュレーション上での段差と実際の路面の段差とが略等価な状態となるため、タイヤモデルの横力の変動量が適切に算出可能となる。なお、路面の段差の高さは１０ｍｍ未満であることがより好ましい。 When the height x of the road surface step is less than 5 mm, the amount of variation in the lateral force of the tire model 100 when the tire model 100 passes through the step of the step model 200 is extremely small, and the tire It becomes difficult to ensure the accuracy of the lateral force fluctuation amount of the model 100. In addition, since the actual step is usually 5 mm or more, when the step of the step model 200 corresponding to the step height of less than 5 mm is set, the step in the simulation and the actual step greatly deviate. Will be. For this reason, when the height of the step on the road surface is 5 mm or more, it is possible to ensure the accuracy of the lateral force fluctuation amount of the tire model 100, and the step on the simulation and the step on the actual road surface are substantially equivalent. Therefore, the fluctuation amount of the lateral force of the tire model can be calculated appropriately. The height of the step on the road surface is more preferably less than 10 mm.
なお、タイヤモデル１００は、タイヤ周方向の要素分割が７２分割以上である構成を備えてもよい。ここで、タイヤ周方向の要素分割が７２分割未満である場合には、段差モデル２００の段差にタイヤモデル１００が接触したときのタイヤモデル１００の変形が精度良く表現できない。一方、タイヤ周方向の要素分割が７２分割以上である場合には、段差モデル２００の段差にタイヤモデル１００が接触した部分の局所的な変形が表現できるようになり、タイヤモデル１００の変形を精度良く表現できる。このため、タイヤ周方向の要素分割が７２分割以上とすることにより、タイヤモデル１００が段差モデル２００の段差に接触するときのタイヤ変形を適切に表現できるため、タイヤモデル１００の横力の変動量が適切に算出可能となる。 The tire model 100 may have a configuration in which the element division in the tire circumferential direction is 72 divisions or more. Here, in the case where the element division in the tire circumferential direction is less than 72 divisions, the deformation of the tire model 100 when the tire model 100 contacts the step of the step model 200 cannot be expressed with high accuracy. On the other hand, when the element division in the tire circumferential direction is 72 divisions or more, the local deformation of the portion where the tire model 100 contacts the step of the step model 200 can be expressed, and the deformation of the tire model 100 can be accurately performed. Can express well. For this reason, the tire deformation when the tire model 100 contacts the step of the step model 200 can be appropriately expressed by setting the element division in the tire circumferential direction to 72 or more. Can be calculated appropriately.
なお、タイヤ周方向の全周の上限の要素数は、１４４０個（タイヤ軸を中心とする角度が０．２５度毎に分割されることによりタイヤ周方向の全周の上限の要素数が１４４０個となる）、より好ましくは７２０個（タイヤ軸を中心とする角度が０．５度毎に分割されることによりタイヤ周方向の全周の上限の要素数が７２０個となる）であってもよい。このタイヤ周方向の全周の上限の要素数が１４４０個を超えると、タイヤモデル１００の要素数が多くなるため、タイヤ周方向の全周の上限の要素数が１４４０個未満である場合に比べて解析時間が増大する。このため、タイヤ周方向の全周の上限の要素数が１４４０個未満であることにより、タイヤ周方向の全周の上限の要素数が１４４０個を超える場合に比べて、解析時間を短くすることが可能となる。 The upper limit number of elements in the tire circumferential direction is 1440 (the angle around the tire axis is divided every 0.25 degrees, so the upper limit number of elements in the tire circumferential direction is 1440). More preferably 720 (the angle around the tire axis is divided every 0.5 degrees so that the upper limit of the number of elements in the tire circumferential direction is 720). Also good. When the upper limit number of elements in the tire circumferential direction exceeds 1440, the number of elements in the tire model 100 increases, so that the upper limit number of elements in the tire circumferential direction is less than 1440. Analysis time. For this reason, when the upper limit number of elements in the tire circumferential direction is less than 1440, the analysis time can be shortened as compared with the case where the upper limit number of elements in the tire circumferential direction exceeds 1440. Is possible.
（実施例）
解析の実施例について以下詳細に説明する。サイズ２０５／５５Ｒ１５、内圧２３０ｋＰａ、荷重４．０ｋＮ、スリップ角０．１度、キャンバー角０．８度のタイヤモデルＡ及びタイヤモデルＢが用いられた。タイヤモデルＡ及びタイヤモデルＢは全体の形状及びベルト構造（ここでは、タイヤモデルＡの各ベルトの交差角度が６８ｄｅｇ、タイヤモデルＢの各ベルトの交差角度が６４ｄｅｇ）が異なり、それ以外は同一である。また１０ｍｍの段差を有している段差モデルが用いられた。
(Example)
Examples of analysis will be described in detail below. Tire model A and tire model B having a size of 205 / 55R15, an internal pressure of 230 kPa, a load of 4.0 kPa, a slip angle of 0.1 degree, and a camber angle of 0.8 degree were used. The tire model A and the tire model B are different in overall shape and belt structure (here, the crossing angle of each belt of the tire model A is 68 deg and the crossing angle of each belt of the tire model B is 64 deg). is there. A step model having a step of 10 mm was used.
図９は、タイヤモデルＡ及びタイヤモデルＢの移動時間［ｍｓ］に対する横力の変動量を示す図である。図９に示すように、タイヤモデルＡ及びタイヤモデルＢの移動時間［ｍｓ］が２１０である場合に、タイヤモデルＡ及びタイヤモデルＢの横力の変動量が最大となっている。 FIG. 9 is a diagram illustrating a lateral force variation amount with respect to the travel time [ms] of the tire model A and the tire model B. As shown in FIG. 9, when the movement time [ms] of the tire model A and the tire model B is 210, the lateral force fluctuation amount of the tire model A and the tire model B is the maximum.
図１０（ａ）は、タイヤモデルＡの横力の変動量が最大である場合のタイヤモデルＡの横方向の変位分布を示す図である。図１０（ｂ）は、タイヤモデルＢの横力の変動量が最大である場合のタイヤモデルＢの横方向の変位分布を示す図である。図１０（ｃ）は、図１０（ａ）に示すタイヤモデルＡ，図１０（ｂ）に示すタイヤモデルＢを上方から見た図である。 FIG. 10A is a diagram illustrating a lateral displacement distribution of the tire model A when the variation amount of the lateral force of the tire model A is the maximum. FIG. 10B is a diagram illustrating the lateral displacement distribution of the tire model B when the variation amount of the lateral force of the tire model B is the maximum. FIG. 10C is a view of the tire model A shown in FIG. 10A and the tire model B shown in FIG.
図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、一端側１０１ａから他端側１０１ｂに向けて作用するタイヤモデルＡの全体の変位（図１０（ａ）に示す領域４００ｄに作用する全体の変位を示す矢印５００）は、一端側１０１ａから他端側１０１ｂに向けて作用するタイヤモデルＢの変位（図１０（ｂ）に示す領域４００ｅに作用する全体の変位を示す矢印６００）よりも大きいことが分かる。 10 (a) and 10 (b), the entire displacement of the tire model A acting from the one end side 101a toward the other end side 101b (the entire displacement acting on the region 400d shown in FIG. 10 (a)). Is larger than the displacement of the tire model B acting from the one end side 101a toward the other end side 101b (the arrow 600 showing the entire displacement acting on the region 400e shown in FIG. 10B). I understand.
また、タイヤモデルＡ，Ｂと同等のタイヤサイズ、荷重、内圧、アライメント条件、トレッドパターンからなるタイヤと、路面モデルの段差と同等の路面の段差とが用いられ、実際のタイヤが路面の段差を通過しているときのタイヤの横力の変動量が測定されて、その測定結果がタイヤモデルＡ及びタイヤモデルＢと比較された。 In addition, tires having tire sizes, loads, internal pressures, alignment conditions, and tread patterns equivalent to tire models A and B, and road surface steps equivalent to road surface model steps are used, and actual tires have road surface steps. The amount of fluctuation of the lateral force of the tire when passing was measured, and the measurement result was compared with the tire model A and the tire model B.
図１１は、タイヤモデルＡ及びタイヤモデルＢが用いられたときのタイヤモデルＡ及びタイヤモデルＢの横力の変動量と、タイヤモデルＡと同等のタイヤ及びタイヤモデルＢと同等のタイヤが用いられたときのそれぞれのタイヤの横力の変動量とを示す図である。図１１に示す指数は、数値が大きくなる程、横力が大きいことを意味する。 In FIG. 11, the lateral force fluctuation amount of the tire model A and the tire model B when the tire model A and the tire model B are used, and the tire equivalent to the tire model A and the tire equivalent to the tire model B are used. It is a figure which shows the fluctuation amount of the lateral force of each tire at the time. The index shown in FIG. 11 means that the greater the numerical value, the greater the lateral force.
図１１に示すように、タイヤモデルＡ，Ｂと実際のタイヤとの横力の変動量を比較すると、両者ともに同等の数値が得られた。したがって、タイヤモデルが段差モデルの段差を通過しているときのタイヤモデルの横力の変動量が算出されることにより、実際のタイヤの操縦安定性の良否が判定可能となる。そのことにより、タイヤモデルが段差モデルの段差を通過しているときのタイヤモデルの横力の変動量が最小となれば、実際のタイヤの操縦安定性が良好になることと等価になり、実際のタイヤが製造されなくても操縦安定性に優れたタイヤが開発可能となる。 As shown in FIG. 11, when the fluctuation amounts of the lateral force between the tire models A and B and the actual tire were compared, the same numerical values were obtained for both. Therefore, by calculating the amount of variation in the lateral force of the tire model when the tire model passes through the step of the step model, it is possible to determine whether the actual steering stability of the tire is good or bad. As a result, if the amount of fluctuation in the lateral force of the tire model when the tire model passes through the step of the step model is minimized, this is equivalent to improving the steering stability of the actual tire. Even if the tire is not manufactured, it is possible to develop a tire having excellent steering stability.
１０…変動量算出装置、１１…入力部、１２…記憶部、１３…処理部、１３−１…タイヤモデル設定部、１３−２…段差モデル設定部、１３−３…変動量算出部、１４…表示部、１００…タイヤモデル、１１０…トレッドモデル DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Change amount calculation apparatus, 11 ... Input part, 12 ... Memory | storage part, 13 ... Processing part, 13-1 ... Tire model setting part, 13-2 ... Step difference model setting part, 13-3 ... Change amount calculation part, 14 ... Display unit, 100 ... Tire model, 110 ... Tread model
Claims (5)
段差を有する路面を有限個の要素でモデル化した段差モデルを設定する段差モデル設定手段と、
前記タイヤモデルが前記段差モデルの段差を通過しているときの該タイヤモデルの横力の変動量を算出する変動量算出手段と
を備えることを特徴とする変動量算出装置。 Tire model setting means for setting a tire model obtained by modeling a tire with a finite number of elements;
A step model setting means for setting a step model obtained by modeling a road surface having a step with a finite number of elements;
A fluctuation amount calculating device comprising: a fluctuation amount calculating means for calculating a fluctuation amount of a lateral force of the tire model when the tire model passes through a step of the step model.
The variation calculation device according to claim 4, wherein the tire model includes a tread model in which a tread portion is modeled by a finite number of elements.
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