JP2008195341A - Designing method of tire and designing device of tire - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively design in a short period of time a tire in which a transient response characteristic when a relative angle with a road surface changes in time series becomes optimum in the act of rolling on the road surface. <P>SOLUTION: A tire model with a designing parameter as a variable and a road surface model to recreate a road surface are at least formed, simulation computation to change the relative angle of the tire model against the road surface model in time series is carried out while rolling the tire model by making it contact with the road surface model, a value of a target function to express the transient response characteristic of the tire is found in accordance with a result of the simulation computation, a value of a designing parameter to give to the tire model is repeatedly changed, the simulation computation and derivation of the target value are practiced concerning the tire model formed by the change in every change, and an optimizing process to find the value of the designing parameter when the value of the target function is optimized is carried out in accordance with the plurality of values of the target functions found by repetition of the above. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、タイヤの設計方法および装置であって、特に、所定のタイヤを基準にして、路面を転動している最中に、この路面との相対角が時系列に変化した際の過渡応答特性が最適となるタイヤを設計する方法および装置に関する。   The present invention relates to a tire design method and apparatus, and more particularly, a transient when a relative angle with a road surface changes in time series while rolling on a road surface with reference to a predetermined tire. The present invention relates to a method and an apparatus for designing a tire having an optimum response characteristic.

従来、構造体の構造や形状等の設計は、構造体を試作して実験を行うことによって性能評価を行い、また、構造体の構造解析モデルを作成し、有限要素法等をはじめとする種々の構造解析手法を用いて数値実験を行って性能評価を行い、その性能評価結果に基づいて、構造体や構造解析モデルの再試作・再作成を行う、いわゆる試行錯誤による設計探索が多かった。そのため、設計者の所望する最適な構造体を設計するには、多大の労力や多大の時間、さらには多大の試作コストを費やす必要があった。   Conventionally, the structure, shape, etc. of the structure are designed by evaluating the performance by making a prototype and conducting an experiment, creating a structure analysis model of the structure, and various other methods including the finite element method There were many design searches by so-called trial and error, in which performance evaluation was performed by performing numerical experiments using the structural analysis method of, and based on the performance evaluation results, the prototype and re-creation of the structure and structural analysis model were re-created. Therefore, to design an optimum structure desired by the designer, it has been necessary to spend a great deal of labor, a lot of time, and a lot of trial production costs.

この点、タイヤ製造業者においても同様であり、タイヤの設計は、試行錯誤による試作や数値実験により、多大な労力、時間およびコストを必要とした。例えば、タイヤの回転軸を含む平面で切断した断面形状、すなわちタイヤ断面形状は、タイヤ性能に大きな影響を及ぼすため、所望のタイヤ性能を得るためには特に慎重に設計する必要があった。ところで、今日、スーパーコンピュータ等による数値計算の高速処理の向上により、最適な製品性能を得るための数値計算による最適設計手法が、種々提案されている。   This also applies to tire manufacturers, and the tire design required a great deal of labor, time and cost through trial and error trial manufacture and numerical experiments. For example, a cross-sectional shape cut along a plane including the rotation axis of the tire, that is, a tire cross-sectional shape has a great influence on the tire performance, and therefore, it has been necessary to design it with particular care in order to obtain a desired tire performance. By the way, various optimum design methods based on numerical calculation for obtaining optimum product performance by improving high-speed numerical calculation by a supercomputer or the like have been proposed today.

例えば、下記特許文献1には、タイヤ用ゴム配合設計等に利用できる多成分系材料最適化解析装置が提案されている。また、下記特許文献2には、タイヤの形状、構造、パターン等の最適化設計案を求めることができる、タイヤの設計方法や最適化解析装置が提案されている。下記特許文献1では、例えば、多成分系材料の構成成分の配合パラメータを設計パラメータとし、また、硬さ、引張強さ、伸び、圧縮永久ひずみ、引張強さ変化率、伸び変化率、硬さ変化、体積変化率など、タイヤの定常的特性を目的関数とし、この目的関数が所定の条件を満たす際の設計パラメータを、材料最適化設計案として出力している。また、下記特許文献2では、例えば、操縦安定性を向上させるために、タイヤの定常的特性である、空気充填時のタイヤ周方向ベルト張力や横ばね定数等を、目的関数としている。   For example, Patent Document 1 below proposes a multi-component material optimization analysis apparatus that can be used for rubber compounding design for tires and the like. Further, Patent Document 2 below proposes a tire design method and an optimization analysis device that can obtain an optimization design plan such as a tire shape, structure, and pattern. In the following Patent Document 1, for example, the blending parameters of the constituent components of the multicomponent material are used as design parameters, and hardness, tensile strength, elongation, compression set, tensile strength change rate, elongation change rate, hardness A steady characteristic of the tire such as change and volume change rate is used as an objective function, and design parameters when the objective function satisfies a predetermined condition are output as a material optimization design plan. Further, in Patent Document 2 below, for example, in order to improve steering stability, the tire circumferential direction belt tension at the time of air filling, a lateral spring constant, and the like, which are steady characteristics of the tire, are used as an objective function.

特開平10−55348号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-55348 WO99/07543号公報WO99 / 07543

ところで、例えばレース用タイヤを設計するにあたっては、高速走行時での操舵時における操縦安定性が優れたタイヤを開発することが必要になる。このような高速走行時のタイヤの操縦安定性能には、早い操舵を行った際の自動車の応答特性に関係する特性である、タイヤの過渡的応答特性が大きく寄与している。ここでタイヤの過渡的応答特性とは、タイヤを早く操舵した場合の、荷重・スリップ角・キャンバ角・スリップ率などのタイヤへの入力に対する、タイヤ横力やコーナリングフォース、セルフアライニングトルクなどの応答特性で表される特性である。このようなタイヤの過渡的応答特性は、タイヤの定常的特性を表す数値の1つをもって、定量的に表すことはできない。すなわち、上記特許文献1や特許文献2に開示された方法を用いて、最適な定常的特性を有するタイヤを設計することができたとしても、最適な過渡的応答特性をもつタイヤを設計することはできなかった。   By the way, when designing a racing tire, for example, it is necessary to develop a tire having excellent steering stability during steering at high speeds. A tire's transient response characteristic, which is a characteristic related to the response characteristic of an automobile when fast steering is performed, greatly contributes to such tire steering stability performance during high-speed driving. Here, the transient response characteristic of a tire means the tire lateral force, cornering force, self-aligning torque, etc., when the tire is steered quickly, in response to input to the tire such as load, slip angle, camber angle, and slip ratio. This is a characteristic represented by a response characteristic. Such a transient response characteristic of the tire cannot be quantitatively expressed by one of the numerical values indicating the steady characteristic of the tire. That is, even if a tire having an optimal steady-state characteristic can be designed using the methods disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, a tire having an optimal transient response characteristic should be designed. I couldn't.

なお、高速走行時のタイヤ操縦安定性を評価するために従来から実施されている試験方法として、試験タイヤを車に装着して評価者が車両を操舵し、評価者が感じた操縦安定性についての情報を得る実車フィーリング試験がある。この実車フィーリング試験では、実際に舵を切ったときの操縦安定性についての情報が得られるといった利点はある。しかし、評価者の感覚に基いて得られるこのような情報は、客観的な評価結果とは言えず、また、評価に多大な時間を要していた。このように、従来では、高速走行時のタイヤの操縦安定性能については、評価手法さえ確立していなかった。このため、従来では、高速走行時のタイヤの操縦安定性能を最適にする、すなわち、タイヤを早く操舵した場合の応答特性(過渡応答特性)を最適にするタイヤを設計するために、多大の労力や多大の時間、さらには多大の試作コストを費やす必要があった。   In addition, as a conventional test method for evaluating tire steering stability during high-speed driving, the evaluator steers the vehicle with the test tire mounted on the vehicle, and the steering stability felt by the evaluator. There is an actual vehicle feeling test to get information on. In this actual vehicle feeling test, there is an advantage that information on steering stability when the steering is actually turned can be obtained. However, such information obtained based on the senses of the evaluator is not an objective evaluation result, and takes a long time for the evaluation. Thus, conventionally, even an evaluation method has not been established for the steering stability performance of a tire during high-speed driving. For this reason, in the past, a great deal of effort was required to design a tire that optimizes the steering stability performance of the tire during high-speed driving, that is, the response characteristic (transient response characteristic) when the tire is steered quickly. And a great deal of time and a lot of prototype cost.

そこで、本発明は、路面を転動している最中に路面との相対角が時系列に変化した際の過渡応答特性が最適となるタイヤを、短い時間で効果的に設計することができるタイヤの設計方法および装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention can effectively design a tire with an optimum transient response characteristic when the relative angle with the road surface changes in time series while rolling on the road surface in a short time. It is an object of the present invention to provide a tire design method and apparatus.

上記課題を解決するために、本発明は、所定のタイヤを基準にして、路面を転動している最中に前記路面との相対角が時系列に変化した際の過渡応答特性が最適となるタイヤを設計する方法であって最適化のために変更すべきタイヤの設計パラメータと、前記相対角の時系列情報と、前記過渡応答特性を表す少なくとも1つの目的関数と、この最適化のための最適条件と、を少なくとも設定する条件設定ステップと、前記設計パラメータを変数とするタイヤモデル、および前記路面を再現する路面モデルを少なくとも生成するモデル生成ステップと、前記設計パラメータの値を与えて生成した前記タイヤモデルを、前記路面モデルと接触させて転動させつつ、前記相対角の時系列情報に応じて、前記路面モデルに対する前記タイヤモデルの相対角を時系列に変化させるシミュレーション演算を実施する演算ステップと、前記シミュレーション演算の結果に基き、前記目的関数の値を求める目的値導出ステップと、前記タイヤモデルに与える前記設計パラメータの値を繰り返し変更し、変更の度に、この変更によって生成されるタイヤモデルについて、前記演算ステップおよび前記目的値導出ステップを実行する繰り返しステップと、この繰り返しステップによって求められた複数の前記目的関数の値に基づいて、前記目的関数の値が前記最適条件を満たすときの前記設計パラメータの値を求めるための最適化処理を実施する最適化ステップと、を有するタイヤの設計方法を提供する。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has an optimum transient response characteristic when a relative angle with the road surface changes in time series while rolling on the road surface with reference to a predetermined tire. A design parameter of a tire to be changed for optimization, time series information of the relative angle, at least one objective function representing the transient response characteristic, and for the optimization A condition setting step for setting at least an optimum condition, a tire generation model using the design parameter as a variable, a model generation step for generating at least a road surface model for reproducing the road surface, and a value for the design parameter While rolling the tire model in contact with the road surface model, a phase of the tire model with respect to the road surface model is determined according to the time series information of the relative angle. An operation step for performing a simulation operation for changing the angle in time series, an objective value derivation step for obtaining the value of the objective function based on the result of the simulation operation, and the design parameter value to be given to the tire model are repeatedly changed. Then, for each tire model generated by the change, the calculation step and the objective value derivation step are executed for the tire model generated by the change, and based on the values of the plurality of objective functions obtained by the repetition step. And an optimization step of performing an optimization process for obtaining the value of the design parameter when the value of the objective function satisfies the optimal condition.

なお、前記相対角の時系列情報は、単位時間あたりの前記相対角の変化量がそれぞれ異なる複数の時間区間が連続しており、前記単位時間あたりの前記相対角の変化量は各時間区間でそれぞれ略一定であることが好ましい。   The time series information of the relative angle includes a plurality of continuous time intervals in which the amount of change in the relative angle per unit time is different, and the amount of change in the relative angle per unit time is the same for each time interval. Each of them is preferably substantially constant.

また、前記相対角の時系列情報は、前記単位時間あたりの前記相対角の変化量がゼロである時間区間が、断続的に配置されていることが好ましい。   In the time series information of the relative angle, it is preferable that time intervals in which the change amount of the relative angle per unit time is zero are intermittently arranged.

また、前記目的関数は、前記回転軸の時系列の軸力を複数の時間区間に区分した際の、複数の時間区間の各端点の時間情報および前記軸力の情報を用いて、前記タイヤの回転軸にかかる軸力の応答特性を表す値を求める関数であることが好ましい。   Further, the objective function uses the time information of each end point of the plurality of time sections and the information on the axial force when the time series axial force of the rotating shaft is divided into a plurality of time sections, and the tire function A function for obtaining a value representing a response characteristic of the axial force applied to the rotating shaft is preferable.

また、前記目的関数は、直交座標系の一方の軸を時間、他方の軸を前記軸力として表した、前記軸力の時間変化を表すグラフにおいて、前記回転軸の時系列の軸力を複数の時間区間に区分した際の、複数の時間区間における各端点の情報を用いて、前記タイヤの回転軸にかかる軸力の応答特性を表す値を求める関数であることが好ましい。   Further, the objective function is a graph showing a time change of the axial force in which one axis of the orthogonal coordinate system is expressed as time and the other axis is expressed as the axial force. The function is preferably a function for obtaining a value representing a response characteristic of the axial force applied to the rotation axis of the tire, using information on each end point in a plurality of time intervals when the time interval is divided.

また、前記目的関数は、前記グラフにおける少なくとも2つの前記端点について、各端点間の最短距離、各端点間の前記一方の軸に沿った方向の距離、各端点間の前記他方の軸に沿った方向の距離、各端点を結んだ直線の傾き、の少なくとも1つを表す関数であることが好ましい。   The objective function is the shortest distance between the end points, the distance in the direction along the one axis between the end points, and the other axis between the end points for at least two of the end points in the graph. It is preferable that the function represents at least one of the direction distance and the slope of the straight line connecting the end points.

本発明は、また、所定のタイヤを基準にして、路面を転動している最中に前記路面との相対角が時系列に変化した際の過渡応答特性が最適となるタイヤを設計する装置であって最適化のために変更すべきタイヤの設計パラメータと、前記相対角の時系列情報と、前記過渡応答特性を表す少なくとも1つの目的関数と、この最適化のための最適条件と、を少なくとも設定する条件設定部と、前記設計パラメータを変数とするタイヤモデル、および前記路面を再現する路面モデルを少なくとも生成するモデル生成部と、前記設計パラメータの値を与えて生成した前記タイヤモデルを、前記路面モデルと接触させて転動させつつ、前記相対角の時系列情報に応じて、前記路面モデルに対する前記タイヤモデルの相対角を時系列に変化させるシミュレーション演算を実施する演算部と、前記シミュレーション演算の結果に基き、前記目的関数の値を求める目的値導出部と、前記タイヤモデルに与える前記設計パラメータの値を繰り返し変更し、変更の度に、前記モデル生成部にタイヤモデルを生成させて、前記演算部に演算部にシミュレーション演算を実施させ、前記目的値導出部に前記目的値を導出させる、繰り返し制御部と、求められた複数の前記目的関数の値に基づいて、前記目的関数の値が前記最適条件を満たすときの前記設計パラメータの値を求めるための最適化処理を実施する最適化制御部と、を有するタイヤの設計装置を、併せて提供する。   The present invention also provides an apparatus for designing a tire that has an optimum transient response characteristic when a relative angle with the road surface changes in time series while rolling on the road surface with a predetermined tire as a reference. Tire design parameters to be changed for optimization, time series information of the relative angles, at least one objective function representing the transient response characteristics, and optimum conditions for this optimization. At least a condition setting unit to set, a tire model having the design parameter as a variable, a model generation unit that generates at least a road surface model that reproduces the road surface, and the tire model generated by giving a value of the design parameter, A simulation that changes the relative angle of the tire model with respect to the road surface model in time series according to the time series information of the relative angle while rolling in contact with the road surface model. A calculation unit for performing a calculation operation, an objective value deriving unit for obtaining a value of the objective function based on the result of the simulation calculation, and repeatedly changing the value of the design parameter given to the tire model, A repetition control unit that causes the model generation unit to generate a tire model, causes the calculation unit to perform a simulation calculation, and causes the target value derivation unit to derive the target value; An optimization control unit that performs an optimization process for obtaining a value of the design parameter when the value of the objective function satisfies the optimal condition based on the value of the function, To provide.

本発明によれば、路面を転動している最中に路面との相対角が時系列に変化した際の過渡応答特性が最適となるタイヤを、短い時間で効果的に設計することができる。本発明は、特に、レース用タイヤなど、高速走行時における操縦安定性を向上させるタイヤの開発などに際し、好適に用いることができる。   According to the present invention, it is possible to effectively design a tire that has an optimum transient response characteristic when the relative angle with the road surface changes in time series while rolling on the road surface in a short time. . The present invention can be suitably used particularly in the development of tires that improve steering stability during high-speed running, such as racing tires.

以下、本発明のタイヤの設計方法について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。   Hereinafter, a tire designing method of the present invention will be described in detail based on a preferred embodiment shown in the accompanying drawings.

図1は、本発明のタイヤの設計装置の一例である、タイヤ設計装置10(以降、装置10とする)の概略構成図である。装置10は、所定のタイヤを基準にして、路面を転動している最中に路面との相対角が時系列に変化した際の過渡応答特性が最適となるタイヤを設計するための装置である。この装置10は、入力部12、コンピュータ14及び出力部16を有する。入力部12は、マウスやキーボードであり、各種情報をオペレータの指示により入力するデバイスである。出力部16は、ディスプレイやプリンタなど、各種情報を出力媒体に表示出力するデバイスである。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a tire design device 10 (hereinafter, referred to as a device 10), which is an example of a tire design device according to the present invention. The device 10 is a device for designing a tire having an optimum transient response characteristic when a relative angle with the road surface changes in time series while rolling on the road surface with a predetermined tire as a reference. is there. The apparatus 10 includes an input unit 12, a computer 14, and an output unit 16. The input unit 12 is a mouse or a keyboard, and is a device that inputs various types of information according to instructions from an operator. The output unit 16 is a device that displays and outputs various types of information on an output medium, such as a display and a printer.

コンピュータ14は、メモリ13及びCPU15を有し、この他に図示されないROM等を有する。コンピュータ14は、ROM等に記憶されたコンピュータソフトウェアを、CPU15が実行することにより、最適化制御部18および解析手段20の各部を機能的に形成する。解析手段20は、モデル生成部22と、シミュレーション演算部24と、目的値導出部26と、を有して構成されている。なお、装置10は、プログラムを実行することで各部位が機能するコンピュータによって構成されてもよいし、各部位が専用回路で構成された専用装置であってもよい。   The computer 14 includes a memory 13 and a CPU 15, and further includes a ROM (not shown). The computer 14 functionally forms each part of the optimization control unit 18 and the analysis unit 20 when the CPU 15 executes computer software stored in a ROM or the like. The analysis unit 20 includes a model generation unit 22, a simulation calculation unit 24, and a target value derivation unit 26. The device 10 may be configured by a computer in which each part functions by executing a program, or may be a dedicated device in which each part is configured by a dedicated circuit.

最適化制御部18は、キーボードやマウス等からなる入力部12を用いて入力された条件に基いて、タイヤの基準案、最適化のために変更すべき設計パラメータ、変更すべき設計パラメータの値の許容範囲、生成するモデルの境界条件、シミュレーション条件、制約条件、最適化処理の条件、および、タイヤの過渡応答特性を表す少なくとも1つの目的関数等を設定する。最適化制御部18は、これらの情報を入力部12から受け付け、メモリ13に記憶しておく。最適化制御部18は、メモリ13から必要な情報を適宜読み出し、最適化設計に関する各種処理を実施する。ここで、シミュレーション条件とは、後述するシミュレーション演算部24で、タイヤの転動シミュレーションを実施する際の条件である。例えば、シミュレーション条件の1つとして、タイヤが路面を転動している最中の、タイヤと路面との相対角の時系列情報を設定しておく。また、シミュレーション条件の1つとして、タイヤが路面を転動している最中の、タイヤと路面との相対速度の条件を設定しておく。その他、シミュレーション条件の1つとして、タイヤの内圧や、路面に対する付加荷重の条件、路面モデルとタイヤモデルとの摩擦係数の条件などの境界条件等を設定しておけばよい。設計パラメータとしては、タイヤの形状や材料特性を規定するパラメータを設定すればよく、特に限定されない。また、タイヤの過渡応答特性を表す目的関数としては、例えば、タイヤの回転軸にかかる、後述のタイヤ軸力の応答特性を表す関数を設定しておけばよい。本願発明は、特に、このシミュレーション条件と、タイヤの過渡応答特性を表す目的関数とに特徴を有する。シミュレーション条件と目的関数とについては、後に詳述する。   The optimization control unit 18 is based on the conditions input using the input unit 12 such as a keyboard or a mouse, the tire standard plan, the design parameter to be changed for optimization, and the value of the design parameter to be changed. And at least one objective function representing the transient response characteristics of the tire, and the like are set. The optimization control unit 18 receives these pieces of information from the input unit 12 and stores them in the memory 13. The optimization control unit 18 appropriately reads necessary information from the memory 13 and performs various processes related to optimization design. Here, the simulation condition is a condition when a tire rolling simulation is performed by the simulation calculation unit 24 described later. For example, as one of the simulation conditions, time series information of the relative angle between the tire and the road surface while the tire is rolling on the road surface is set. In addition, as one of the simulation conditions, a condition of the relative speed between the tire and the road surface while the tire is rolling on the road surface is set. In addition, as one of the simulation conditions, a boundary condition such as an internal pressure of the tire, a condition of an additional load on the road surface, a condition of a coefficient of friction between the road surface model and the tire model may be set. As design parameters, parameters that define the shape and material characteristics of the tire may be set and are not particularly limited. In addition, as the objective function representing the transient response characteristic of the tire, for example, a function representing the response characteristic of the tire axial force described later applied to the rotation axis of the tire may be set. The present invention is particularly characterized by the simulation conditions and the objective function representing the transient response characteristics of the tire. The simulation conditions and the objective function will be described in detail later.

また、この最適化制御部18では、実験計画法を用いて、変更すべき設計パラメータの値の割り付けも行い、割り付けた設計パラメータの値をメモリ13に記憶する。メモリ13に記憶された各設計パラメータの値は、解析手段20のモデル生成部22に読み出されて取得される。実験計画法としては、例えば、直交実験法、D最適性基準に基く方法、ラテンハイパーキューブ法、および区分コンテカルロ法など、公知である各種の実験計画法を用いればよく、特に限定されない。   The optimization control unit 18 also assigns design parameter values to be changed using an experimental design method, and stores the assigned design parameter values in the memory 13. The values of the design parameters stored in the memory 13 are read out and acquired by the model generation unit 22 of the analysis unit 20. As the experimental design method, for example, various known experimental design methods such as an orthogonal experimental method, a method based on the D optimality criterion, a Latin hypercube method, and a piecewise conte-carlo method may be used, and there is no particular limitation.

さらに、最適化制御部18は、解析手段10の目的値導出部26が導出した、各設計パラメータの割り付け値に基いて生成された種々のタイヤモデルについての目的値を取得する。この目的値は、後述するように、解析手段10のシミュレーション演算部24によるシミュレーション演算結果に基いて目的値導出部26が求めた、タイヤの過渡応答特性を表す目的関数の値である。シミュレーション演算部24は、導出した目的値をメモリ13に一旦記憶し、最適化制御部18は、メモリ13から、記憶された目的値を読み出して取得する。   Further, the optimization control unit 18 acquires target values for various tire models generated based on the assigned values of the design parameters, which are derived by the target value deriving unit 26 of the analysis unit 10. As will be described later, this objective value is a value of an objective function representing a transient response characteristic of the tire obtained by the objective value deriving unit 26 based on a simulation calculation result by the simulation calculation unit 24 of the analyzing means 10. The simulation calculation unit 24 temporarily stores the derived target value in the memory 13, and the optimization control unit 18 reads out and acquires the stored target value from the memory 13.

最適化制御部18は、さらに、種々のタイヤモデルについて導出された複数の目的値について、設定された最適化処理を行い、設定した最適化条件を満たす最適化設計案を、必要に応じて抽出する。例えば、最適化処理として、応答曲面法を用いた最適解(最適な設計パラメータの値)の探索を行なってもよく、または、パレート最適解を求めて、パレート最適解の情報を付与した自己組織化マップの生成を行なってもよい。目的関数は、性能として好ましい方向があり、値が大きくなる、小さくなる、又は所定の値に近づく等がある。最適化処理の条件の1つとして、このような目的関数の好ましい方向の情報も、目的関数の設定とともに設定される。また、目的関数が所定の値に近づくことが好ましい場合、最適化処理の条件の1つとして、目的関数の値と所定の値との差の絶対値が小さくなる設計案を、最適設計案として選択するように設定するとよい。最適化制御部18および各部の機能については、後に詳述していく。   The optimization control unit 18 further performs a set optimization process for a plurality of target values derived for various tire models, and extracts an optimization design plan that satisfies the set optimization conditions as necessary. To do. For example, as an optimization process, a search for an optimal solution (optimal design parameter value) using the response surface method may be performed, or a Pareto optimal solution is obtained and self-organized with information on the Pareto optimal solution You may generate a conversion map. The objective function has a preferable direction in terms of performance, and the value increases, decreases, or approaches a predetermined value. As one of the conditions for the optimization process, such information on the preferable direction of the objective function is also set together with the setting of the objective function. When it is preferable that the objective function approaches a predetermined value, a design plan in which the absolute value of the difference between the value of the objective function and the predetermined value is reduced as an optimal design plan as one of the conditions for the optimization process. Set to select. The functions of the optimization control unit 18 and each unit will be described in detail later.

モデル生成部22は、最適化制御部18において設定された変更すべき設計パラメータを変数としたタイヤモデルを生成する。すなわち、タイヤモデルは、設定された設計パラメータを変数とし、最適化制御部18で割り付けられた設計パラメータの割り付け値を、上記変数に代入することで、この割り付け値に応じた解析可能なタイヤモデルを生成する。モデル生成部22は、この他、少なくとも、このタイヤモデルを転動させる対象である路面モデルも、併せて生成する。また、タイヤモデルとともに、このタイヤが装着されるリムやホイールやタイヤ回転軸を再現するモデルも生成すればよい。この際、タイヤモデル、リムモデル、ホイールモデル、およびタイヤ回転軸モデルを、予め設定された境界条件に基いて一体化して、シミュレーション演算部24におけるシミュレーション演算に用いてもよい。なお、本書では、タイヤモデルやリムモデルやホイールモデルやタイヤ回転軸モデルを一体化したモデルについても、単にタイヤモデルと称している。これら各モデルは数値計算可能な離散化モデルであればよく、例えば、公知の有限要素法(FEM)に用いるための有限要素モデル等であればよい。なお、タイヤモデルを用いて、例えばタイヤウエット性能をはじめとするタイヤ性能を最適化するタイヤ設計案を求める場合など、路面モデルとタイヤモデルの他に、路面上に存在する介在物を再現するモデルを生成しておけばよい。例えば、介在物モデルとして、路面上の水、雪、泥、砂、砂利、氷等を再現する各種モデルを、数値計算可能な離散化モデルで生成しておけばよい。なお、路面モデルも、表面が平坦な路面を再現するモデルに限らず、必要に応じて、表面に凹凸を有する路面形状を再現するモデルであってもよい。   The model generation unit 22 generates a tire model using the design parameters to be changed set in the optimization control unit 18 as variables. In other words, the tire model uses the set design parameter as a variable, and assigns the assigned value of the design parameter assigned by the optimization control unit 18 to the above-described variable, so that the tire model can be analyzed according to the assigned value. Is generated. In addition, the model generation unit 22 also generates at least a road surface model that is a target for rolling the tire model. In addition to the tire model, a model that reproduces the rim, wheel, and tire rotation axis on which the tire is mounted may be generated. At this time, the tire model, the rim model, the wheel model, and the tire rotation axis model may be integrated based on a preset boundary condition and used for the simulation calculation in the simulation calculation unit 24. In this document, a tire model, a rim model, a wheel model, and a model that integrates a tire rotation axis model are also simply referred to as a tire model. Each of these models may be a discretized model capable of numerical calculation, such as a finite element model for use in a known finite element method (FEM). In addition to road surface models and tire models, models that reproduce inclusions existing on the road surface, such as when seeking tire design plans that optimize tire performance, including tire wet performance, using tire models Should be generated. For example, various models that reproduce water, snow, mud, sand, gravel, ice, and the like on the road surface may be generated as discretization models that can be numerically calculated. The road surface model is not limited to a model that reproduces a road surface with a flat surface, and may be a model that reproduces a road surface shape having irregularities on the surface as necessary.

図2は、シミュレーション演算部24および目的値導出部26それぞれにおける処理について説明する概略図である。シミュレーション演算部24は、路面上を転動するタイヤの転動を再現するシミュレーション条件を、タイヤモデルや路面モデルなどに与えたときの、タイヤモデルの挙動やタイヤモデルに作用する力などの物理量を時系列に求める。シミュレーション演算部24は、例えば、公知の有限要素ソルバーによるサブルーチンを実行することで機能する。上述したように、最適化制御部18は、入力された情報に基づき、タイヤと路面との相対角の時系列情報や、タイヤと路面との相対速度の条件などを、メモリ13に記憶(設定)する。シミュレーション演算部24は、これらシミュレーション条件をメモリ13から受け取り、設定された目的関数に応じた、タイヤモデルの挙動やタイヤモデルに作用する力などの物理量を時系列に求める。図2では、タイヤの過渡応答特性を表す目的関数として、例えば、タイヤの回転軸にかかる軸力の応答特性を表す関数を設定した場合について示している。この場合、シミュレーション演算部24では、タイヤの回転軸にかかる力(軸力応答)の時系列情報を出力すればよい。タイヤの回転軸にかかる軸力とは、リムおよびホイールにタイヤを装着したタイヤ組立体の、タイヤ回転軸にかかる力であり、特にタイヤ回転軸に沿った方向の力をいう。このタイヤ軸力の大きさは、タイヤに発生するコーナリングフォースの大きさに対応しているといえる。本発明において、タイヤの過渡応答特性を表す目的関数の種類は特に限定されず、コーナリングフォースの大きさや、コーナリングフォースの時間遅れなど、タイヤの過渡応答特性を求める関数を設定すればよい。   FIG. 2 is a schematic diagram for explaining processing in each of the simulation calculation unit 24 and the target value deriving unit 26. The simulation calculation unit 24 calculates the physical quantity such as the behavior of the tire model and the force acting on the tire model when the simulation condition for reproducing the rolling of the tire rolling on the road surface is given to the tire model or the road surface model. Find in time series. The simulation calculation unit 24 functions by executing a subroutine using a known finite element solver, for example. As described above, the optimization control unit 18 stores (sets) the time series information of the relative angle between the tire and the road surface, the condition of the relative speed between the tire and the road surface, and the like in the memory 13 based on the input information. ) The simulation calculation unit 24 receives these simulation conditions from the memory 13 and obtains a physical quantity such as a behavior of the tire model and a force acting on the tire model in time series according to the set objective function. FIG. 2 shows a case where, for example, a function representing the response characteristic of the axial force applied to the tire rotation axis is set as the objective function representing the transient response characteristic of the tire. In this case, the simulation calculation unit 24 may output time-series information of force (axial force response) applied to the tire rotation axis. The axial force applied to the rotation axis of the tire is a force applied to the tire rotation axis of the tire assembly in which the tire is mounted on the rim and the wheel, and particularly refers to a force in a direction along the tire rotation axis. It can be said that the magnitude of the tire axial force corresponds to the magnitude of the cornering force generated in the tire. In the present invention, the type of objective function representing the transient response characteristic of the tire is not particularly limited, and a function for determining the transient response characteristic of the tire, such as the size of the cornering force or the time delay of the cornering force, may be set.

図3(a)および(b)は、シミュレーション演算部24におけるシミュレーション条件の一例、および、このシミュレーション条件に基いて行なわれる、シミュレーション演算部24におけるタイヤの転動シミュレーションの結果の一例を、それぞれ示している。図3(a)は、シミュレーション演算部24におけるシミュレーション条件である、タイヤが路面を転動している最中の、タイヤと路面との相対角の時系列情報の一例であって、路面に対するタイヤのスリップ角の時系列情報を示している。なお、本発明においては、シミュレーション条件として設定する、タイヤが路面を転動している最中のタイヤと路面との相対角は、スリップ角であることに限定されず、例えばキャンバー角などであってもよい。   FIGS. 3A and 3B respectively show an example of simulation conditions in the simulation calculation unit 24 and an example of a result of tire rolling simulation in the simulation calculation unit 24 performed based on the simulation conditions. ing. FIG. 3A is an example of time-series information of the relative angle between the tire and the road surface while the tire is rolling on the road surface, which is a simulation condition in the simulation calculation unit 24. Shows the time series information of the slip angle. In the present invention, the relative angle between the tire being rolled on the road surface and the road surface, which is set as the simulation condition, is not limited to the slip angle, and may be a camber angle, for example. May be.

本発明では、シミュレーション演算における、路面に対するタイヤの時系列のスリップ角を、図3(a)に示すように、いわゆるランプ状またはステップ状に変化させることが好ましい。ランプ状またはステップ状に変化するスリップ角を設定することで、タイヤモデルに入力するスリップ角の時系列データに、比較的高い周波数成分を含ませることができる。   In the present invention, it is preferable that the time-series slip angle of the tire with respect to the road surface in the simulation calculation is changed to a so-called ramp shape or step shape as shown in FIG. By setting the slip angle that changes in a ramp shape or step shape, relatively high frequency components can be included in the time series data of the slip angle input to the tire model.

相対角の時系列情報がランプ状またはステップ状に変化しているとは、大まかには、相対角の時系列情報が、単位時間あたりの相対角の変化量がそれぞれ異なる複数の時間区間が連続し、単位時間あたりの相対角の変化量は各時間区間でそれぞれ略一定であることをいう。例えば、端点A〜端点A、端点A〜端点A、端点A〜端点A、端点A〜端点A、端点A〜端点A、の連続した各時間区間それぞれで、単位時間あたりの相対角(スリップ角)の変化量は全て略一定となっているといえる。すなわち、図3(a)に示すグラフは、各時間区分毎に、それぞれ異なる直線のグラフ(時間を変数とした1次関数)で、高精度に近似することができる。なお、より具体的には、相対角の時系列情報がランプ状またはステップ状に変化しているとは、単位時間あたりの相対角の変化量がゼロである時間区間(図3(a)の場合、端点A〜端点A、端点A〜端点A、端点A〜端点A)が、断続的に配置されていることをいう。ここで、端点とは、図3(a)および(b)に示しているように、所定の物理量の時間変化を表すグラフにおける、それぞれ異なる直線のグラフ(時間を変数とした1次関数)で高精度に近似することができる複数の時間区間それぞれの、時間軸を基準とした始点および終点のことをいう。 Relative angle time-series information changes in a ramp shape or step shape. Roughly, the relative angle time-series information consists of multiple time intervals with different relative angle changes per unit time. The amount of change in the relative angle per unit time is substantially constant in each time interval. For example, end point A 0 to end point A 1 , end point A 1 to end point A 2 , end point A 2 to end point A 3 , end point A 3 to end point A 4 , end point A 4 to end point A 5 , respectively. It can be said that the amount of change in relative angle (slip angle) per unit time is almost constant. That is, the graph shown in FIG. 3A can be approximated with high accuracy by a graph (linear function with time as a variable) that is different for each time segment. More specifically, the time series information of the relative angle changes in a ramp shape or a step shape means that the change amount of the relative angle per unit time is zero (in FIG. 3A). In this case, the end point A 0 to the end point A 1 , the end point A 2 to the end point A 3 , and the end point A 4 to the end point A 5 ) are intermittently arranged. Here, as shown in FIGS. 3A and 3B, the end points are graphs of different straight lines (linear functions using time as a variable) in a graph representing a change in time of a predetermined physical quantity. Each of a plurality of time intervals that can be approximated with high accuracy refers to a start point and an end point with respect to a time axis.

本発明では、スリップ角(相対角)が時系列に変化している部分(図3(a)の場合、端点A〜端点A、端点A〜端点A)では、スリップ角の変化率が0.1〜0.5(sec/deg)であることが好ましい(図3(a)の例では、約0.2(sec/deg))。スリップ角入力をこのような範囲に設定するのは、高速走行時における実際の車両の操舵にともなうスリップ角入力の変化率が、おおよそこの範囲だからである。このように、タイヤに入力するスリップ角の変化率を、実際の車両の操舵にともなうスリップ角入力の変化率とすることで、シミュレーション演算によって、実際に車両を操舵した状態により近い、過渡応答特性(を表す目的値)を求めることができる。 In the present invention, in the portion where the slip angle (relative angle) changes in time series (in the case of FIG. 3A, the end point A 1 to the end point A 2 , the end point A 3 to the end point A 4 ), the slip angle changes. The rate is preferably 0.1 to 0.5 (sec / deg) (in the example of FIG. 3A, about 0.2 (sec / deg)). The reason why the slip angle input is set in such a range is that the rate of change of the slip angle input that accompanies actual steering of the vehicle during high speed traveling is approximately in this range. As described above, the change rate of the slip angle input to the tire is set to the change rate of the slip angle input accompanying the actual steering of the vehicle, so that the transient response characteristic that is closer to the state in which the vehicle is actually steered by the simulation calculation. (The target value representing) can be obtained.

シミュレーション演算部24では、例えば、タイヤ回転軸モデルに軸示されたタイヤモデルを、路面モデルに接触させて転動させつつ、タイヤモデルまたは路面モデルを相対的に移動させてスリップ角を時系列に変動させるシミュレーションを行なう。図3(b)は、シミュレーション演算部24における、タイヤの転動シミュレーションの結果の一例である。図3(b)は、図3(a)に示す、時系列の相対スリップ角を、タイヤモデルおよび路面モデルに入力して、タイヤの転動シミュレーション演算を行なって得られた、タイヤの軸力応答の時系列情報の一例である。タイヤのスリップ角が変化している最中のタイヤ軸力は、図3(b)に示すように、3(a)に示すタイヤスリップ角の変化にともなって、時系列に変化していく(応答する)。しかし、この軸力の時系列の変化(応答)は、図3(a)に示す相対スリップ角に完全な形で追従するのではなく、ある程度の時間遅れの発生など、タイヤ固有の過渡応答特性が表れる。また、発生する軸力の大きさなども、タイヤ固有のものである。   In the simulation calculation unit 24, for example, while the tire model indicated by the tire rotation axis model is brought into contact with the road surface model and rolling, the tire model or the road surface model is moved relatively to set the slip angle in time series. Perform a fluctuating simulation. FIG. 3B is an example of a tire rolling simulation result in the simulation calculation unit 24. FIG. 3B shows the tire axial force obtained by inputting the time-series relative slip angle shown in FIG. 3A to the tire model and the road surface model and performing the tire rolling simulation calculation. It is an example of the time series information of a response. As shown in FIG. 3B, the tire axial force during the change of the tire slip angle changes in time series with the change of the tire slip angle shown in FIG. respond). However, this time-series change (response) of the axial force does not follow the relative slip angle shown in FIG. 3 (a) in a complete form, but a tire-specific transient response characteristic such as occurrence of a certain time delay. Appears. The magnitude of the generated axial force is also unique to the tire.

シミュレーション演算部24において出力されたシミュレーション結果である、軸力応答の時系列情報は、目的値導出部26に送られる。目的値導出部26では、この軸力応答の時系列情報から、予め定められた目的値(目的関数の値)を求める。本発明では、上述のタイヤ固有の過渡応答特性を表す値を求める関数を目的関数とし、この目的関数の値(目的値)に基いて最適なタイヤ設計案を探索する。目的関数としては、例えば、軸力応答の時系列情報を複数の時間区間に区分した際の、複数の時間区間における各端点の情報を用いて表される値とする。例えば、図3(b)に示す軸力応答の時系列グラフにおける、少なくとも2つの端点について、各端点間の最短距離、各端点間の時間軸(図3(b)の横軸)に沿った方向の距離、各端点間の軸力軸(図3(a)の縦軸)に沿った方向の距離、各端点を結んだ直線の傾き、の少なくとも1つを表す値としておく。目的関数は、これらの各値を求める関数が予め設定されていればよい。   The time series information of the axial force response, which is the simulation result output from the simulation calculation unit 24, is sent to the target value deriving unit 26. The objective value deriving unit 26 obtains a predetermined objective value (objective function value) from the time series information of the axial force response. In the present invention, a function for obtaining a value representing the tire-specific transient response characteristic described above is used as an objective function, and an optimum tire design plan is searched based on the value (objective value) of the objective function. The objective function is, for example, a value represented by using information on each end point in a plurality of time intervals when the time series information of the axial force response is divided into a plurality of time intervals. For example, in the time series graph of the axial force response shown in FIG. 3B, for at least two end points, the shortest distance between the end points and the time axis between the end points (the horizontal axis in FIG. 3B). A value representing at least one of the distance in the direction, the distance in the direction along the axial force axis between the end points (the vertical axis in FIG. 3A), and the slope of the straight line connecting the end points is set. As the objective function, a function for obtaining these values may be set in advance.

図3(b)に示す各端点B、B、B、B、B、Bは、タイヤ軸力の時系列情報を、区分的な線分で近似した際の、各線分同士の接合部分に対応している。図3(a)に示す時系列相対角の変化に応じて変化する、図3(b)に示す軸力応答の時系列情報は、図3(a)に示すA〜Aに対応する端点B〜Bで時間的に区分することができる。そして、図3(b)に示す軸力応答の時系列情報は、図3(a)と同様に、各時間区分毎に、直線グラフ(1次関数)によってある程度の相関を保って近似できる。ここで、A〜Aの各端点とB〜Bの各端点とが対応するとは、各端点の時間情報が必ずしも一致していることを指すわけではない。これらシミュレーション演算結果の端点としては、大まかには、図3(a)に示すような、ステップ状入力またはランプ状入力の変曲点(A、A、A、A)に対応する近傍の時間領域における、所定の時間単位でのシミュレーション結果の変化量が最も大きい時点のことをいう。相対角の変化に対し、タイヤの軸力が時間遅れなく追従して変化するならば、図3(a)に示す各端点A〜Aと、図3(b)に示す各端点B〜Bとは完全に一致する。この場合、当然、各端点間の最短距離、各端点間の時間軸に沿った方向の距離、各端点間の軸力軸に沿った方向の距離、各端点を結んだ直線の傾きなど、図3(a)に示す場合も図3(b)に示す場合も全く同一となる。しかし、現実には、図3(a)に示すグラフと図3(b)に示すグラフのプロファイルは完全には一致しない。これは、タイヤと路面との相対角の変化に対し、タイヤに発生するコーナリングフォースは遅れをもって応答し、このコーナリングフォースに対応するとみなせるタイヤ軸力も遅れをもって応答するからである。 Each of the end points B 0 , B 1 , B 2 , B 3 , B 4 , and B 5 shown in FIG. 3B is a line segment when the tire axial force time series information is approximated by a piecewise line segment. It corresponds to the joint part between each other. The time-series information of the axial force response shown in FIG. 3B that changes in accordance with the change in the time-series relative angle shown in FIG. 3A corresponds to A 0 to A 5 shown in FIG. It can be divided in time by the end points B 0 to B 5 . The time series information of the axial force response shown in FIG. 3 (b) can be approximated with a certain degree of correlation by a linear graph (linear function) for each time segment, as in FIG. 3 (a). Here, the fact that each end point of A 0 to A 5 corresponds to each end point of B 0 to B 5 does not necessarily mean that the time information of each end point is coincident. The end points of the simulation calculation results roughly correspond to the inflection points (A 1 , A 2 , A 3 , A 4 ) of the step input or ramp input as shown in FIG. A point in time where the amount of change in the simulation result in a predetermined time unit is the largest in a nearby time region. If the axial force of the tire changes following a change in the relative angle without a time delay, the end points A 0 to A 5 shown in FIG. 3A and the end points B 0 shown in FIG. completely coincides with the ~B 5. In this case, of course, the shortest distance between the endpoints, the distance in the direction along the time axis between the endpoints, the distance in the direction along the axial force axis between the endpoints, the slope of the straight line connecting the endpoints, etc. The case shown in FIG. 3A is exactly the same as the case shown in FIG. In reality, however, the profiles of the graph shown in FIG. 3A and the graph shown in FIG. 3B do not completely match. This is because the cornering force generated in the tire responds with a delay to the change in the relative angle between the tire and the road surface, and the tire axial force that can be regarded as corresponding to the cornering force also responds with a delay.

図3(b)に示す各端点の座標を、それぞれB(x、y)、B(x、y)、B(x、y)とする。例えば、目的関数fで求められる、BとBの間の縦軸方向の距離F(=|y−y│)は、図3(a)の端点A〜Aにいたる時間区分に対応する時間範囲での、タイヤに発生するコーナリングフォースの大きさを表しているといえる。この、端点A〜Aにいたる時間区分に対応する時間範囲は、直進転動している最中に相対角を短時間で上昇させている(例えば、実際の車両では、高速走行中にハンドルを微小操舵している)最中の時間範囲に対応している。例えば、高速走行中にハンドルを微小操舵した際、タイヤに発生するコーナリングフォースがなるべく大きいといった特性のタイヤを設計したい場合は、目的値Fがなるべく大きくなるタイヤを設計すればよい。 The coordinates of the end points shown in FIG. 3B are B 1 (x 1 , y 1 ), B 2 (x 2 , y 2 ), and B 3 (x 3 , y 3 ), respectively. For example, the distance F 1 (= | y 2 −y 1 |) in the vertical axis direction between B 1 and B 2 , which is obtained by the objective function f 1 , is set to the end points A 1 to A 2 in FIG. It can be said that it represents the size of the cornering force generated in the tire in the time range corresponding to various time segments. The time range corresponding to the time segment from the end points A 1 to A 2 increases the relative angle in a short time during the straight rolling (for example, in an actual vehicle, during high speed traveling). Corresponds to the time range during the minute steering of the steering wheel. For example, when the handle was very small steering during high-speed running, if you want to design a tire characteristics such as cornering force as large as possible to occur in the tire, it may be designed tires target value F 1 is as large as possible.

また、例えば、目的関数fで求められる、BとBとを結んだ直線の傾きF(=|y−y│/|x−x│)は、図3(a)の端点A〜Aにいたる時間区分に対応する時間範囲での、タイヤに発生するコーナリングフォースの大きさの変化率を表していえる。この、端点A〜Aにいたる時間区分に対応する時間範囲は、直進転動している最中に相対角を短時間で上昇させた後、相対角を維持している時間範囲に対応している。さらにいえば、この変化率は、例えばスリップ角などのタイヤ相対角をゼロから上昇させている最中の、タイヤ軸力(コーナリングフォースの大きさに対応)の応答の遅れの程度を表しているといえる。例えば、高速走行中にハンドルを微小操舵した際、タイヤに発生するコーナリングフォースが、なるべく時間遅れなく応答するといった特性のタイヤを設計したい場合は、目的値Fがなるべく小さくなるタイヤを設計すればよい。 Further, for example, the slope F 2 (= | y 3 −y 2 | / | x 3 −x 2 |) of the straight line connecting B 2 and B 3 obtained by the objective function f 2 is shown in FIG. ) Of the cornering force generated in the tire in the time range corresponding to the time interval from the end points A 2 to A 3 . This time range corresponding to the leading time segment end points A 2 to A 3, after the relative angle was increased in a short time while you are straight rolls, corresponding to the time range which maintains the relative angle is doing. Furthermore, this rate of change represents the degree of delay in the response of the tire axial force (corresponding to the magnitude of the cornering force) while the tire relative angle such as the slip angle is raised from zero. It can be said. For example, when the small steering wheel during high speed running, cornering force generated in the tire is, if you want to design a tire characteristic such respond without delay as much as possible time, by designing tires which is the target value F 3 becomes as small as possible Good.

また、例えば、目的関数fで求められる、BとBとを結んだ直線の傾きF(=|y−y│/|x−x│)は、図3(a)の端点A〜Aにいたる時間区分に対応する時間範囲での、タイヤに発生するコーナリングフォースの大きさの変化率を表していえる。この端点A〜Aにいたる時間区分に対応する時間範囲は、相対角を維持していた後、直進転動状態までスリップ角を戻している最中の時間範囲に対応している。さらにいえば、この変化率は、例えばスリップ角などのタイヤ相対角をゼロに戻している最中の、タイヤ軸力の応答の遅れの程度を表しているといえる。例えば、高速走行中にハンドルを直進走行に戻すいわゆる切り返しの操舵の際、タイヤに発生するコーナリングフォースがなるべく時間遅れなく応答するといった特性のタイヤを設計したい場合は、目的値Fがなるべく小さくなるタイヤを設計すればよい。 Further, for example, the slope F 3 (= | y 4 −y 3 | / | x 4 −x 3 |) of the straight line connecting B 3 and B 4 obtained by the objective function f 3 is shown in FIG. ) Of the cornering force generated in the tire in the time range corresponding to the time interval from the end points A 3 to A 4 . A time range corresponding to the time division leading to the end point A 3 to A 4, after maintained the relative angle corresponds to a time range while returning the slip angle to the straight tumbling condition. Furthermore, it can be said that this rate of change represents the degree of delay in the response of the tire axial force while the tire relative angle such as the slip angle is being returned to zero. For example, when the steering of the so-called crosscut returning the handle to the straight traveling during high-speed running, if you want to design a tire characteristic such as cornering force generated in the tire to respond without delay as much as possible time, is as small as possible target value F 3 Design tires.

本願発明では、以上述べたような、時系列のタイヤ軸力の変化を表すグラフにおける、各端点間の最短距離、各端点間の時間軸に沿った方向の距離、各端点間の軸力軸に沿った方向の距離、各端点を結んだ直線の傾きなどを求める関数を、目的関数とすることが好ましい。なお、シミュレーション演算結果の時系列情報において、端点の設定の仕方は特に限定されない。例えば、入力する相対角の変曲点と同一タイミングの点(同一の時間情報を有する点)を、それぞれ端点として設定してもよい。また、変局率が最大となる点に挟まれた時間領域のうち、一次関数で近似した際の相関が最もよくなる部分領域の始点と終点を、端点として設定してもよい。   In the present invention, as described above, in the graph representing the change in tire axial force in time series, the shortest distance between the end points, the distance in the direction along the time axis between the end points, the axial force axis between the end points A function for obtaining the distance in the direction along the line, the slope of the straight line connecting the end points, and the like is preferably used as the objective function. In the time series information of the simulation calculation result, the method for setting the end points is not particularly limited. For example, a point having the same timing as the inflection point of the input relative angle (a point having the same time information) may be set as an end point. In addition, the start point and the end point of the partial region where the correlation is best when approximated by a linear function may be set as the end points in the time region sandwiched between the points where the shift rate is maximum.

本実施形態では、上述したように、設計パラメータが変更されて生成された種々のタイヤモデルそれぞれについて、シミュレーション演算部24において、タイヤモデルに入力するスリップ角の時系列データとして、例えばランプ状またはステップ状に変化するスリップ角を設定している。ランプ状またはステップ状に変化するスリップ角を設定することで、スリップ角の時系列データに比較的高い周波数成分を含ませることができ、車両が高速に走行している最中のタイヤの操舵状態を高い精度で再現するシミュレーションを実施することを可能としている。目的値導出部26は、この入力に対するタイヤの応答性(過渡応答特性)を的確に表す目的値(目的関数の値)を求める。求めた各モデルそれぞれについての目的値(目的関数の値)は、各設計パラメータの値と対応づけられて、メモリ13に記憶される。最適化制御部18は、最適化処理を実施する際、各モデル(すなわち各設計パラメータの組み合わせ)それぞれについての目的値をメモリ13からそれぞれ読み出して、最適化処理を実施する。   In the present embodiment, as described above, for each of various tire models generated by changing the design parameters, the simulation calculation unit 24 uses, for example, ramps or steps as time series data of slip angles input to the tire models. A slip angle that changes in shape is set. By setting a slip angle that changes in a ramp shape or a step shape, relatively high frequency components can be included in the time series data of the slip angle, and the steering state of the tire while the vehicle is traveling at high speed It is possible to carry out a simulation that reproduces the above with high accuracy. The objective value deriving unit 26 obtains an objective value (objective function value) that accurately represents the responsiveness (transient response characteristic) of the tire to this input. The obtained objective values (objective function values) for the respective models are stored in the memory 13 in association with the values of the respective design parameters. When performing the optimization process, the optimization control unit 18 reads out the target value for each model (that is, each combination of design parameters) from the memory 13 and performs the optimization process.

なお、本発明では、路面に対するタイヤの時系列のスリップ角の情報と、時系列のタイヤ軸力応答の情報とを、それぞれ周波数分析して得られる、タイヤ軸力応答の周波数応答特性を求める関数を、目的関数としてもよい。例えば、周波数分析したスリップ率情報とタイヤ軸力応答情報との振幅比(ゲイン)や、位相角(位相遅れ)の情報を求める関数を、目的関数としてもよい。本発明では、上述のように、タイヤと路面との相対角を、いわゆるランプ入力やステップ入力で入力している。例えば、ランプ入力における相対角の変化率が0.1〜0.5(sec/deg)であれば、高速走行時における実際の車両の操舵にともなうスリップ角入力の変化率を、おおよそ再現できる。このように、ランプ入力やステップ入力により、タイヤに入力するスリップ角の変化率を、実際の車両の操舵にともなうスリップ角入力の変化率に近い範囲としているので、シミュレーション演算によって得られるタイヤ軸力応答の周波数成分は、実際の車両の操舵における周波数成分とごく近いものである。上述した、振幅比(ゲイン)や位相角(位相遅れ)の情報も、高速走行時における実際の車両の操舵における、タイヤの過渡応答特性を表しているといえる。なお、図3(a)に示すように、タイヤと路面との相対角の絶対値の大きさが、例えば2.0(°)以下であるならば(図3(a)の場合、1.2(°))、入力するスリップ角の大きさと、このスリップ角入力に対するタイヤ横力の応答(タイヤ軸力応答など)が、略線形関係となることが一般的に知られている。このような線形領域においては、スリップ角入力に対する横力応答の関係は、1次遅れ系で表される。例えば、本発明では、このような1次遅れ系のモデルにおけるタイヤの力学パラメータを、設計パラメータとして設定しもよい。   In the present invention, the function for obtaining the frequency response characteristics of the tire axial force response obtained by frequency analysis of the time series slip angle information of the tire with respect to the road surface and the time series tire axial force response information, respectively. May be the objective function. For example, the objective function may be a function for obtaining information on the amplitude ratio (gain) between the slip ratio information subjected to frequency analysis and the tire axial force response information and information on the phase angle (phase delay). In the present invention, as described above, the relative angle between the tire and the road surface is input by so-called ramp input or step input. For example, if the rate of change of the relative angle at the ramp input is 0.1 to 0.5 (sec / deg), the rate of change of the slip angle input due to actual steering of the vehicle during high speed traveling can be roughly reproduced. In this way, the rate of change of the slip angle input to the tire by ramp input or step input is in a range close to the rate of change of slip angle input due to actual vehicle steering, so the tire axial force obtained by simulation calculation The frequency component of the response is very close to the frequency component in actual vehicle steering. The information on the amplitude ratio (gain) and the phase angle (phase delay) described above can also be said to represent the transient response characteristics of the tire during actual vehicle steering during high-speed driving. As shown in FIG. 3A, if the absolute value of the relative angle between the tire and the road surface is, for example, 2.0 (°) or less (in the case of FIG. 3A, 1. 2 (°)), it is generally known that the magnitude of the slip angle to be inputted and the response of the tire lateral force to the slip angle input (tire axial force response, etc.) have a substantially linear relationship. In such a linear region, the relationship of the lateral force response to the slip angle input is represented by a first-order lag system. For example, in the present invention, a dynamic parameter of a tire in such a first-order lag model may be set as a design parameter.

なお、例えば、上述した、タイヤモデルを用いて、例えばタイヤウエット性能をはじめとするタイヤ性能を最適化するタイヤ設計案を求める場合など、路面モデルに加えて、雪、泥、砂、砂利、氷等を再現する有限要素モデルを生成し、これら各モデルの流れの影響を加味したシミュレーションを実施すればよい。このような有限要素モデルを用いて行なう、流れの影響を加味したシミュレーションの一例が、本願出願人による出願の公開公報である、特開2004−338660号公報に記載されている。なお、路面モデルに加えて、雪、泥、砂、砂利、氷等を再現する粒子法モデルを生成し、これら各モデルの流れの影響を加味したシミュレーションを実施してもよい。ここで粒子法モデルとは、水や雪などの流体(介在物)を複数の粒子モデルで再現し、この粒子モデルを一定の間隔で等方状に配列した状態から、後述する粒子モデル移動規定条件の下に移動させて、粒子モデルのもつ速度や全エネルギー量の注目物理量を用いて、この流体(介在物)を再現したモデルである。このような粒子モデルを用いて行なう、流れの影響を加味したシミュレーションの一例が、本願出願人による出願の公開公報である、特開2003−220808号公報に記載されている。なお、路面モデルとして、表面に凹凸を有する路面形状を再現するモデルを用いた場合、タイヤモデルと路面モデルとの接地部分については、タイヤモデルの要素の大きさは、路面モデルの凹凸の大きさに比べて小さく設定することが好ましい。なお、本願出願人による出願の公開公報である特開2006−21551号公報に、路面モデルとして表面に凹凸を有する路面形状を再現するモデルを用いた、タイヤの転動シミュレーションの一例が記載されている。本発明で行なうシミュレーション演算は、上記各例に限定されず、従来公知のいずれの方法を用いて実施してもよい。   In addition to the road surface model, for example, when a tire design plan that optimizes tire performance such as tire wet performance is obtained using the tire model described above, snow, mud, sand, gravel, ice, etc. A finite element model that reproduces the above and the like is generated, and a simulation that takes into account the influence of the flow of each model may be performed. An example of a simulation that takes into account the influence of the flow using such a finite element model is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-338660, which is a publication of an application by the present applicant. In addition to the road surface model, a particle method model that reproduces snow, mud, sand, gravel, ice, and the like may be generated, and a simulation that takes into account the influence of the flow of each model may be performed. Here, the particle method model is a fluid model such as water or snow (inclusions) that is reproduced with multiple particle models, and this particle model is arranged in an isotropic shape at regular intervals. It is a model that reproduces this fluid (inclusions) by moving under the conditions and using the target model of the velocity and total energy of the particle model. An example of a simulation that takes into account the influence of a flow performed using such a particle model is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-220808, which is a publication of an application by the applicant of the present application. In addition, when a model that reproduces the road surface shape with unevenness on the surface is used as the road surface model, the size of the tire model element is the size of the unevenness of the road surface model for the contact portion between the tire model and the road surface model. It is preferable to set a smaller value than. In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-21551, which is a publication of an application by the applicant of the present application, describes an example of a tire rolling simulation using a model that reproduces a road surface shape having an uneven surface as a road surface model. Yes. The simulation calculation performed in the present invention is not limited to the above examples, and may be performed using any conventionally known method.

以下、装置10を用いて行なわれるタイヤの設計方法の一実施形態を、以下詳細に説明する。図4は、本発明のタイヤの設計方法の一例について説明するフローチャートである。以下に説明する実施形態では、所定のタイヤを基準にして、路面を転動している最中に路面との相対角が時系列に変化した際の過渡応答特性が最適となる、タイヤの断面形状の設計案を導出する。   Hereinafter, an embodiment of a tire design method performed using the apparatus 10 will be described in detail. FIG. 4 is a flowchart for explaining an example of the tire designing method of the present invention. In the embodiment described below, a tire cross section in which the transient response characteristic when the relative angle with the road surface changes in time series while rolling on the road surface with respect to a predetermined tire is optimal. Derive a design plan for the shape.

まず、最適化制御部18が、キーボードやマウス等からなる入力部12を用いて入力された条件に基いて、最適化設計案の導出に係る種々の条件(最適化条件)を設定する(ステップS102)。例えば、タイヤの基準案、最適化のために変更すべき設計パラメータ、変更すべき設計パラメータの値の許容範囲、生成するモデルの境界条件、シミュレーション条件、制約条件、最適化処理の条件、および、タイヤの過渡応答特性を表す少なくとも1つの目的関数、変更すべき設計パラメータの値の割り付けの条件(実験計画法の条件)、最適化処理の条件など、最適化設計案に係る各種の条件を設定する。   First, the optimization control unit 18 sets various conditions (optimization conditions) relating to the derivation of the optimization design plan based on the conditions input using the input unit 12 such as a keyboard or a mouse (step S1). S102). For example, the proposed tire standard, the design parameter to be changed for optimization, the allowable range of the value of the design parameter to be changed, the boundary condition of the model to be generated, the simulation condition, the constraint condition, the condition of the optimization process, and Set various conditions related to the optimization design plan, such as at least one objective function that represents the transient response characteristics of the tire, conditions for assigning design parameter values to be changed (conditions for experimental design), and conditions for optimization processing. To do.

本実施形態では、タイヤの基準案として、図5に示すM、M、Mの3種類のタイヤ基準断面形状を設定する。本実施形態では、モデル生成部22において、各タイヤ基準形状を、重み付け係数を用いて線型的に組み合わせることで、各種タイヤの設計案を作成する。本実施形態では、この重み付け係数を、設計パラメータとして設定する。 In the present embodiment, three types of tire reference cross-sectional shapes of M 0 , M 1 , and M 2 shown in FIG. 5 are set as tire reference proposals. In the present embodiment, the model generation unit 22 creates various tire design plans by linearly combining each tire reference shape using a weighting coefficient. In this embodiment, this weighting coefficient is set as a design parameter.

例えば、本実施形態では、シミュレーション条件として、タイヤが路面を転動している最中の、タイヤと路面との相対角の時系列情報を設定しておく。また、シミュレーション条件の1つとして、タイヤが路面を転動している最中の、タイヤと路面との相対速度の条件を設定しておく。その他、シミュレーション条件の1つとして、タイヤの内圧や、路面に対する付加荷重の条件を設定しておく。また、路面モデルの条件やホイールモデル、リムモデルの条件、また、その他シミュレーションにおける各種境界条件についても、適宜設定しておく。また、タイヤの過渡応答特性を表す目的関数として、例えば、上述の図3(b)に示すようなタイヤ軸力の時系列情報から、上記端点の情報を用いて、タイヤ軸力の応答特性を表す値を導出する関数を設定しておく。本実施形態では、タイヤ軸力の応答特性を表す値を導出する関数、すなわち目的関数を、複数設定しておく。例えば、目的関数として、図3(b)に示すF、F、Fを求めるための関数f、f、fを、目的関数としてそれぞれ設定しておく。また、最適化処理の条件を設定しておく。例えば、最適化処理として、応答曲面法を用いた最適解(最適な設計パラメータの値)の探索を行なう条件を設定してもよい。または、パレート最適解を求めて、パレート最適解の情報を付与した自己組織化マップの生成を行なう条件を設定してもよい。複数の目的関数の値(目的値)を最適化する設計案を導出する場合など、例えば、目的値Fがなるべく大きく、目的値Fをなるべく小さく、目的値Fをなるべく大きくする、といった多目的な最適化条件を設定しておく。例えば、トレードオフの関係にある複数の目的関数の値(目的値)を最適化する設計案を導出する場合など、パレート最適解を求めて、自己組織化マップの生成を行なう条件を設定することが好ましい。 For example, in the present embodiment, time series information of the relative angle between the tire and the road surface while the tire is rolling on the road surface is set as the simulation condition. In addition, as one of the simulation conditions, a condition of the relative speed between the tire and the road surface while the tire is rolling on the road surface is set. In addition, as one of the simulation conditions, the conditions of the internal pressure of the tire and the additional load on the road surface are set. In addition, road surface model conditions, wheel models, rim model conditions, and various boundary conditions in simulation are also set as appropriate. Further, as the objective function representing the transient response characteristic of the tire, for example, from the time series information of the tire axial force as shown in FIG. A function for deriving the value to be expressed is set. In the present embodiment, a plurality of functions for deriving values representing the response characteristics of tire axial force, that is, objective functions, are set. For example, functions f 1 , f 2 , and f 3 for obtaining F 1 , F 2 , and F 3 shown in FIG. 3B are set as the objective functions, respectively. In addition, conditions for optimization processing are set. For example, as an optimization process, a condition for searching for an optimal solution (optimal design parameter value) using the response surface method may be set. Alternatively, a condition for obtaining a Pareto optimal solution and generating a self-organizing map to which information of the Pareto optimal solution is added may be set. Such as when deriving a design plan to optimize the value (target value) of a plurality of objective functions, e.g., the target value F 1 is as large as possible, reducing the target value F 2 as much as possible, as large as possible the desired value F 3, such Set multipurpose optimization conditions. For example, when deriving a design plan that optimizes the values (objective values) of multiple objective functions that are in a trade-off relationship, finding conditions for generating a Pareto optimal solution and setting conditions for generating a self-organizing map Is preferred.

次に、最適化制御部18では、実験計画法を用いて、設計パラメータの値の設定を行なう(ステップS104)。すなわち、各タイヤ基準形状を線形的に組み合わせるための重み付け係数の組み合わせを複数設定し、各係数の組み合わせからかる各種の設計案を設定しておく。設定した重み付け係数の組み合わせの情報は、モデル生成部22にそれぞれ送られる。例えば、M、M、Mの3種類のタイヤ基準形状それぞれの所定の設計因子ベクトルをX、X、Xとすると、下記式(1)のXで表される設計因子ベクトルをもつ形状を、タイヤの設計案とする。式(1)において、αおよびαは重み付け係数、すなわち設計パラメータである。最適化制御部18は、実験計画法を用いて、この設計パラメータの組み合わせ(α、α)を、種々設定する。以降、設計パラメータの組み合わせの1つ1つを、それぞれ1つのケースと称する。なお、ステップS102において、変更すべき設計パラメータの値の許容範囲として、例えば、式(1)によって表される設計案の形状が、加硫成型工程を経ても不具合なく製造可能な範囲となるように、各設計パラメータα、αの範囲を規定する条件を設定しておけばよい。
X=X+α(X−X)+α(X−X) ・・・(1)
Next, the optimization control unit 18 sets design parameter values using an experimental design method (step S104). That is, a plurality of combinations of weighting coefficients for linearly combining the tire reference shapes are set, and various design proposals based on the combinations of the coefficients are set. Information on the set weighting coefficient combinations is sent to the model generation unit 22. For example, assuming that predetermined design factor vectors of three types of tire reference shapes M 0 , M 1 , and M 2 are X 1 , X 2 , and X 3 , a design factor vector represented by X in the following formula (1) The shape with is the tire design plan. In Equation (1), α 1 and α 2 are weighting coefficients, that is, design parameters. The optimization control unit 18 sets various combinations (α 1 , α 2 ) of the design parameters using an experimental design method. Hereinafter, each combination of design parameters is referred to as a case. In step S102, as an allowable range of the value of the design parameter to be changed, for example, the shape of the design plan represented by the formula (1) is within a range that can be manufactured without any problems even after the vulcanization molding process. In addition, the conditions for defining the ranges of the design parameters α 1 and α 2 may be set.
X = X 0 + α 1 (X 1 −X 0 ) + α 2 (X 2 −X 0 ) (1)

次に、モデル生成部22が、最適化制御部18において設定された変更すべき設計パラメータを変数としたタイヤモデルを生成する(ステップS106)。図6は、本実施形態において生成するモデルの一例を示す、モデルの概略斜視図である。本実施形態では、モデル生成部22は、公知の有限要素法(FEM)に用いるための有限要素モデルを生成する。モデル生成部22は、タイヤモデル32の他、予め設定された条件に応じて、少なくとも、このタイヤモデルを転動させる対象である路面モデル42も、併せて生成する。また、タイヤモデルとともに、ホイールモデル34やタイヤ回転軸モデル36も生成する。モデル生成部22では、タイヤモデル32とホイールモデル34とタイヤ回転軸モデル36を、予め設定された境界条件に基いて一体化して、タイヤ組立体モデル30(以降、単にタイヤモデル30と称する)を作成しておく。   Next, the model generation unit 22 generates a tire model with the design parameters to be changed set in the optimization control unit 18 as variables (step S106). FIG. 6 is a schematic perspective view of a model showing an example of a model generated in the present embodiment. In the present embodiment, the model generation unit 22 generates a finite element model for use in a known finite element method (FEM). In addition to the tire model 32, the model generation unit 22 also generates at least a road surface model 42 that is a target for rolling the tire model, according to preset conditions. In addition to the tire model, a wheel model 34 and a tire rotation axis model 36 are also generated. In the model generation unit 22, the tire model 32, the wheel model 34, and the tire rotation shaft model 36 are integrated based on a preset boundary condition, and a tire assembly model 30 (hereinafter simply referred to as a tire model 30). Create it.

次に、シミュレーション演算部24が、例えば、公知の有限要素ソルバーによるサブルーチンを実行することで、タイヤモデル30に路面モデル42上を転動させるシミュレーションを実施する(ステップS108)。シミュレーション演算部24は、シミュレーション条件をメモリ13から受け取り、設定された目的関数に応じた、タイヤモデルの挙動やタイヤモデルに作用する力などの物理量を時系列に求める。本実施形態では、シミュレーション演算部24は、タイヤの回転軸にかかる力(軸力応答)の時系列情報を出力する。   Next, the simulation calculation unit 24 performs a simulation of causing the tire model 30 to roll on the road surface model 42 by, for example, executing a subroutine using a known finite element solver (step S108). The simulation calculation unit 24 receives simulation conditions from the memory 13 and obtains a physical quantity such as a tire model behavior and a force acting on the tire model in a time series according to the set objective function. In the present embodiment, the simulation calculation unit 24 outputs time-series information on the force (axial force response) applied to the rotation axis of the tire.

目的値導出部26は、この軸力応答の時系列情報から、目的関数f、f、fの値それぞれ、すなわち、目的値F、F、Fの値をそれぞれ求める(ステップS110)。次に、上述の割り付け値に基づいて設定されたすべてのケースについて目的値が算出されたか判別される(ステップS112)。この判別において否定された場合、ケース番号が変更されて(ステップS114)、実行されていないケースについて、目的値がそれぞれ実行される。 The objective value deriving unit 26 obtains the values of the objective functions f 1 , f 2 , and f 3 , that is, the values of the objective values F 1 , F 2 , and F 3 from the time series information of the axial force response (steps). S110). Next, it is determined whether or not the target value has been calculated for all cases set based on the above-described allocation value (step S112). If the determination is negative, the case number is changed (step S114), and the target value is executed for each case that has not been executed.

次に、最適化制御部18が、各モデル(すなわち各設計パラメータの組み合わせ)それぞれについての目的値をメモリ13からそれぞれ読み出して、最適化処理を実施する(ステップS116)。この際、例えば、変更すべき設計パラメータを変数とする各目的値の応答曲面を求め、この応答曲面から、制約条件を満足しつつ過渡応答特性が最適条件を満たす設計パラメータの値を求めることによって、最適解を導出してもよい。応答曲面の種類については特に限定されず、直交多項式によって表されるものでもよく、クリンギング、ラジアルベーシスファンクションなど、その他の公知の手法によって表される応答曲面を用いてもよい。例えば、最適化条件として、各目的値が最も所定の値に近づくことを設定している場合、各目的値と所定の値との差の絶対値の平均が、最も小さくなるケースの設計パラメータの値の組み合わせを、最適設計案として設定すればよい。   Next, the optimization control unit 18 reads out the target value for each model (that is, each combination of design parameters) from the memory 13 and performs an optimization process (step S116). At this time, for example, a response surface of each target value with the design parameter to be changed as a variable is obtained, and from this response surface, the value of the design parameter satisfying the constraint condition and the transient response characteristic satisfying the optimum condition is obtained. An optimal solution may be derived. The type of the response surface is not particularly limited, and may be expressed by an orthogonal polynomial, or a response surface expressed by other known methods such as a ringing or radial basis function. For example, when the optimization condition is set so that each target value is closest to a predetermined value, the average of the absolute values of the differences between each target value and the predetermined value is the smallest design parameter. A combination of values may be set as an optimum design plan.

なお、最適化制御部18が行なう最適化処理として、パレート最適解を求めて、パレート最適解の情報を付与した自己組織化マップの生成を行なってもよい。パレート最適解は、トレードオフの関係にある複数の目的関数において、他の任意の解よりも優位にあるとはいえないが、より優れた解が他に存在しない解をいう。一般にパレート最適解は集合として複数個存在する。最適化制御部18は、一度の探索で複数のパレート最適解の集合を求める多目的GAの手法を用いる。通常のGAは、初期解のサンプル集合に対して、評価、選択、交叉、変異の処理を行い、次の世代の解集合として生成し、この処理を逐次続けて、数10〜数100世代後の解集合を求めて最適解を求める手法である。   As an optimization process performed by the optimization control unit 18, a Pareto optimal solution may be obtained and a self-organizing map to which information on the Pareto optimal solution is added may be generated. A Pareto optimal solution is a solution in which a plurality of objective functions in a trade-off relationship do not have an advantage over any other solution, but no better solution exists. In general, there are a plurality of Pareto optimal solutions as a set. The optimization control unit 18 uses a multi-objective GA method for obtaining a set of a plurality of Pareto optimal solutions in one search. A normal GA performs evaluation, selection, crossover, and mutation processing on a sample set of initial solutions, generates a solution set of the next generation, and continues this processing sequentially, after several tens to several hundred generations This is a method for obtaining an optimal solution by obtaining a set of solutions.

多目的GAは、複数の目的関数に対して複数の最適解が存在するため、GAの方法を用いて、この最適解の境界をパレート最適解として求める方法である。多目的GAは、現在種々の方法が提案されているが、本発明では特に制限されない。例えば、解集合を目的関数に沿って複数の領域に分割し、この分割した解集合毎に多目的GAを行うDRMOGA(Divided Range Multi-Objective GA)、NCGA(Neighborhood Cultivation GA),DCMOGA(Distributed Cooperation model of MOGA and SOGA)、NSGA(Non-dominated Sorting GA)、NSGA2(Non-dominated Sorting GA-II)、SPEAII(Strength Pareto Evolutionary Algorithm-II)法等の公知の方法を用いることができる。その際、解集合が解空間に幅広く分布し、精度の高いパレート最適解の集合を求める必要がある。このため、最適化制御部18では、例えば、ベクトル評価遺伝的アルゴリズム(Vector Evaluated Generic Algorithms:VEGA)や、パレートランキング法やトーナメント法を用いた選択が行われる。   The multi-objective GA is a method for obtaining a boundary of the optimum solution as a Pareto optimum solution by using the GA method because there are a plurality of optimum solutions for a plurality of objective functions. Various methods are currently proposed for the multipurpose GA, but are not particularly limited in the present invention. For example, DRMOGA (Divided Range Multi-Objective GA), NCGA (Neighborhood Cultivation GA), or DCMOGA (Distributed Cooperation model) that divides the solution set into a plurality of regions along the objective function and performs multi-objective GA for each divided solution set. of MOGA and SOGA), NSGA (Non-dominated Sorting GA), NSGA2 (Non-dominated Sorting GA-II), and SPEA II (Strength Pareto Evolutionary Algorithm-II) method can be used. At that time, it is necessary to obtain a set of Pareto optimal solutions with high accuracy, with the solution set widely distributed in the solution space. For this reason, the optimization control unit 18 performs selection using, for example, a vector evaluation genetic algorithm (VEGA), a Pareto ranking method, or a tournament method.

最適化制御部18は、このような多目的GAによる最適設計処理ルーチンを制御して、設定された各設計パラメータを種々変化させたサンプル集合を設定し、これにシミュレーション演算を施して目的関数の値を求めることにより、パレート最適解の初期解のサンプル集合を設定し(ステップS102〜S112の処理を行い)、この集合を用いて多目的GAを行なってもよい。多目的GAにおける解集合に対する評価、選択,交又の各操作は、シミュレーション演算結果である目的関数の値によって行い、さらに変異の操作が行われて次世代の解集合を生成する。   The optimization control unit 18 controls such an optimal design processing routine by the multi-objective GA, sets a sample set in which each set design parameter is variously changed, performs a simulation operation on the sample set, and sets the value of the objective function To obtain a sample set of initial solutions of the Pareto optimal solution (the processes of steps S102 to S112 are performed), and multipurpose GA may be performed using this set. Evaluation, selection, and crossover operations on the solution set in the multi-objective GA are performed according to the value of the objective function that is a simulation calculation result, and further, a mutation operation is performed to generate a next-generation solution set.

自己組織化マップ(Self-Organizing Map)は、多次元の入力データを予備的な知識なし(教師なし)に、クラスタリングして、複数の領域に区切られて表されたマップである。この多次元のデータとしてパレート最適解における目的関数の値が用いられる。自己組織化マップには、二次元平面上に規則的に配置されたノードが存在し、このノードのそれぞれは目的関数の設定数と同じ数の次元のベクトルであって、ベクトル成分が乱数で初期化された参照ベクトルを持つ。一方、パレート最適解は目的関数毎の値を持ち、この値をベクトル成分とするベクトルで表したとき、このベクトルに最も距離の近い参照ベクトルに対応するノードがベストマッチノード(勝者)として選択される。そして、このベストマッチノードと、このベストマッチノードから所定範囲に存在するノードのベクトルがパレート最適解のベクトルとの間の距離に応じてパレート最適解のベクトルに近づくように、パレート最適解のベクトル毎に更新される。このような参照ベクトルを持つノードによって構成されるマップが自己組織化マップである。なお、自己組織化マップについては、“Visualization and Data Mining of Pareto Solutions Using Self-Organizing Map”(Shigeru Obayashi and Daisuke Sasaki, 2nd International Conference on Evolutionary Multi-Criterion Optimization, 8-11th April 2003, Portugal)に詳細が述べられている。また、本願出願人による出願の公開公報である、特開2006−285381などに、自己組織化マップの具体例が記載されている。   The self-organizing map (Self-Organizing Map) is a map expressed by dividing multi-dimensional input data without any prior knowledge (unsupervised) and divided into a plurality of regions. The value of the objective function in the Pareto optimal solution is used as this multidimensional data. In the self-organizing map, there are nodes regularly arranged on a two-dimensional plane. Each of these nodes is a vector with the same number of dimensions as the number of objective functions set, and the vector components are initially random numbers. With a generalized reference vector. On the other hand, the Pareto optimal solution has a value for each objective function, and when this value is represented by a vector having a vector component, the node corresponding to the reference vector closest to this vector is selected as the best match node (winner). The Then, the vector of the Pareto optimal solution so that the vector of the best match node and the vector of the nodes existing within a predetermined range from the best match node approach the vector of the Pareto optimal solution according to the distance between the vector of the Pareto optimal solution Updated every time. A map composed of nodes having such reference vectors is a self-organizing map. For details on self-organizing maps, see “Visualization and Data Mining of Pareto Solutions Using Self-Organizing Map” (Shigeru Obayashi and Daisuke Sasaki, 2nd International Conference on Evolutionary Multi-Criterion Optimization, 8-11th April 2003, Portugal). Is stated. A specific example of a self-organizing map is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-285811, which is a publication of an application filed by the present applicant.

図7(a)〜(d)には、自己組織化マップの一例を示している。図7(a)〜(d)は、目的値Fを最大化、目的値Fを最小化、目的値Fを最大化、という、多目的な最適化で得られたパレート解の自己組織化マップを表し、パレート最適解における目的値(目的関数の値)をクラスタリングして、複数の領域に区切って表している。図7(a)〜(d)の各マップの下側には、各目的関数や設計パラメータの値と色表示(色彩、色濃度)との対応関係を示すバーを示している。図7(a)はF、図7(b)はF、図7(c)はF、図7(d)はX、図7(e)はX、および図7(f)はX、をそれぞれ表している。図7(a)〜(d)それぞれの同一位置のノードは、それぞれ同一のパレート解を表し、各ノードにおける色が、各設計パラメータの値や各目的値を、それぞれ表している。図7(a)〜(d)では、各目的値(目的関数の値)と設計パラメータを、それぞれ規格化して表している。 7A to 7D show examples of self-organizing maps. FIGS. 7A to 7D show the self-organization of the Pareto solution obtained by multi-objective optimization in which the target value F 1 is maximized, the target value F 2 is minimized, and the target value F 3 is maximized. The objective value (objective function value) in the Pareto optimal solution is clustered and divided into a plurality of areas. Below each map in FIGS. 7A to 7D, a bar indicating the correspondence between each objective function or design parameter value and color display (color, color density) is shown. 7A is F 1 , FIG. 7B is F 2 , FIG. 7C is F 3 , FIG. 7D is X 1 , FIG. 7E is X 2 , and FIG. ) Represents X 3 , respectively. Each node at the same position in FIGS. 7A to 7D represents the same Pareto solution, and the color at each node represents the value of each design parameter and each target value. In FIGS. 7A to 7D, each objective value (objective function value) and design parameters are normalized and represented.

図7(a)から、目的値Fを良くする(大きくする)には、自己組織化マップ上、より左側にクラスタリングされたノードにおける設計案を選択することが好ましいことがわかる。同様に、図7(b)から、目的値Fを良くする(小さくする)には、自己組織化マップ上、より左側にクラスタリングされたノードにおける設計案を選択することが好ましいことがわかる。しかし、一方、図7(c)からは、目的値Fを良くする(大きくする)には、自己組織化マップ上、より右側にクラスタリングされたノードにおける設計案を選択することが好ましいことがわかる。また、図7(c)〜(d)から、最適化パレート解としては、設計パラメータXは全て1であり、設計パラメータXも、若干の例外の除いて全てゼロ(0)となっていることが好ましいことがわかる。そして、設計パラメータXについては、最適化パレート解も多様な値をもっており、例えば設計パラメータXが小さいと(自己組織化マップのより左側では)、目的値Fと目的値Fが、より良くなることがわかる。また、例えば設計パラメータXが大きいと(自己組織化マップのより右側では)、目的値Fがより良くなることがわかる。すなわち、タイヤの過渡応答特性を表す目的関数の値である、目的値F〜Fについては、設計パラメータXの寄与度が大きいといえる。図7(a)〜(c)に示す自己組織化マップからは、設計パラメータXの値をより小さくすれば、目的値Fと目的値Fを比較的向上させることができ(目的値Fと目的値Fとに特化することができ)、設計パラメータXの値をより大きくすれば、目的値Fを比較的向上させることができる(目的値Fに特化することができる)ことがわかる。図7(a)〜(d)に示すように、複数の目的値(目的関数の値)や設計パラメータの値を、同じマップ上に表示(コンター表示)することで、各目的関数の相関などを視覚的に理解することができる。また、同様に、設計パラメータと目的関数との関係も視覚的に理解することができるため、設計に役立つ情報を取得することができる。最適化制御部18は、自己組織化マップの情報に基づいて、所定の条件を満たす最適化設計案を求めればよい。 From FIG. 7 (a), the better the target value F 1 (increase), the self-organizing map on, it can be seen that it is preferable to select a design plan in more clustered on the left node. Similarly, from FIG. 7 (b), the better the target value F 2 (reduced), self-organizing map on, it can be seen that it is preferable to select a design plan in more clustered on the left node. However, whereas, from the FIG. 7 (c), the To improve the target value F 3 (increasing), self-organizing map on, it may be preferable to select a design plan in a more clustered nodes on the right Recognize. Further, from FIGS. 7C to 7D, as the optimized Pareto solution, the design parameter X 1 is all 1 and the design parameter X 2 is all zero (0) except for some exceptions. It can be seen that it is preferable. For the design parameter X 3 , the optimized Pareto solution also has various values. For example, when the design parameter X 3 is small (on the left side of the self-organizing map), the target value F 1 and the target value F 2 are You can see it gets better. Further, for example (in a more right SOM) design parameters X 3 is large, it can be seen that the target value F 3 becomes better. That is the value of the objective function representing the transient response characteristics of the tire, for the purposes value F 1 to F 3, it can be said that a large contribution of design parameters X 3. From the self-organizing maps shown in FIGS. 7A to 7C, the target value F 1 and the target value F 2 can be relatively improved (the target value) if the design parameter X 3 is made smaller. F 1 and the target value F 2 can be specialized), and if the value of the design parameter X 3 is made larger, the target value F 3 can be relatively improved (specific to the target value F 3 ). You can). As shown in FIGS. 7A to 7D, by displaying a plurality of objective values (objective function values) and design parameter values on the same map (contour display), the correlation of each objective function, etc. Can be understood visually. Similarly, since the relationship between the design parameter and the objective function can be understood visually, information useful for design can be acquired. The optimization control unit 18 may obtain an optimization design plan that satisfies a predetermined condition based on the information of the self-organizing map.

最後に、応答曲面法やパレート最適解を用いて導出された最適設計案を、出力部16によって表示出力し(ステップS118)、終了する。なお、パレート最適解の手法を用いる場合、生成し自己組織化マップを、出力部16によって表示出力し、出力された自己組織化マップを見たオペレータが、最適設計案の値を選択・抽出してもよい。   Finally, the optimum design plan derived using the response surface method or the Pareto optimum solution is displayed and output by the output unit 16 (step S118), and the process ends. When using the Pareto optimal solution method, the generated self-organizing map is displayed and output by the output unit 16, and the operator who views the output self-organizing map selects and extracts the value of the optimum design plan. May be.

以上、目的関数として、タイヤの過渡的応答特性を表す値を求める関数を設定し、この目的関数の値(目的値)を最適化する最適化設計案を導出する場合について説明した。本発明では、この過渡応答特性を表す値を最適化するのみではなく、タイヤに関する他の物理量も同時に最適化する設計案を、最適設計案として求めてもよい。例えば、装置10のシミュレーション演算部24が、生成された種々のタイヤモデルそれぞれを用いて、過渡応答特性以外の他のタイヤ性能を表す第2の物理量の値を求め、このタイヤ性能を表す第2の物理量も同時に最適化する設計案を、最適設計案として求めてもよい。例えば、シミュレーション演算部24が、タイヤの転動シミュレーション以外にも、タイヤの磨耗性能、耐久性能、転がり抵抗、NV、乗り心地、バネ特性、ハイプレ性能、トラクション性能など、タイヤのその他の性能を求めるための各種シミュレーション演算も実施し、第2の物理量の値を求めればよい。例えば、タイヤの断面形状や、タイヤの構成部材の形状およびタイヤ構成部材の物性値に応じて変化する、タイヤ耐久性を表す物理量である、タイヤ構成部材の余裕率(タイヤモデルにおけるタイヤ構成部材の各要素中の最大主歪、最大主応力、あるいは最大歪エネルギー密度の少なくとも1つの力学特性値と、タイヤ構成部材の材料自体が有する破断時の力学特性値との比率)を求めるシミュレーション演算が、本願出願人による出願の公開公報である特開2005−1649号公報に記載されている。   As described above, a case has been described in which a function for obtaining a value representing the transient response characteristic of a tire is set as an objective function, and an optimization design plan for optimizing the value (objective value) of the objective function is derived. In the present invention, not only the value representing the transient response characteristic is optimized, but also a design plan that simultaneously optimizes other physical quantities related to the tire may be obtained as the optimum design plan. For example, the simulation calculation unit 24 of the apparatus 10 uses each of the generated various tire models to obtain a second physical quantity value representing tire performance other than the transient response characteristics, and the second representing the tire performance. A design plan that simultaneously optimizes the physical quantity may be obtained as the optimal design plan. For example, in addition to the tire rolling simulation, the simulation calculation unit 24 obtains other tire performances such as tire wear performance, durability performance, rolling resistance, NV, riding comfort, spring characteristics, high-pre performance, and traction performance. Various simulation calculations are also performed to obtain the value of the second physical quantity. For example, the tire component surplus ratio (the tire component member in the tire model) is a physical quantity representing tire durability, which changes according to the tire cross-sectional shape, the shape of the tire component member, and the physical property value of the tire component member. A simulation calculation for obtaining a ratio of at least one mechanical characteristic value of the maximum principal strain, maximum principal stress, or maximum strain energy density in each element and a mechanical characteristic value at the time of fracture of the material of the tire constituent member), It is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-1649, which is a publication of an application filed by the present applicant.

また、タイヤに関する物理量(過渡応答特性や、上記他の物理量)のみではなく、タイヤを構成するゴム部材の物性値(ヤング率、せん断剛性、ポアソン比、あるいは超弾性ポテンシャルのパラメータ、外力を与えた場合の応力や歪など)も同時に最適化する設計案を、最適設計案として求めてもよい。また、設計パラメータとして、タイヤの形状などのタイヤ全体に関する値の他に、トレッド部材における材料特性を規定するフィラー分散形状やフィラー体積率、など、タイヤを構成する微視的なゴム部材の材料を特徴づける設計パラメータを設定してもよい。このような場合、モデル生成部22が、上記タイヤを再現するタイヤモデルの他に、タイヤのミクロ構造を再現したミクロスケールモデルや、ミクロスケールモデルが表す代表領域よりも大きい領域を再現したメゾスケールモデル、さらには、タイヤモデルが装着された車両モデルなど、異なるスケールのモデルをそれぞれ生成する。ミクロスケールモデルとは、例えば、フィラーが分散配置されたゴム部材や、ゴム部材中にスチール線材が埋設された部材などを再現したモデルなどである。また、メゾスケールモデルとは、例えば、トレッドゴム部材が微小凹凸路面と接触したとき微小凹凸に応じて変化する状態を再現するようなタイヤのトレッド部材モデルの一部分を再現したモデルなどである。そして、シミュレーション演算部24が、各シミュレーションモデルを用いて、所定の条件下で、いわゆるマルチスケールシミュレーションとよばれるシミュレーション演算を行えばよい。マルチスケールシミュレーションでは、各スケールのシミュレーションの間で入出力のやり取りを行ない、タイヤを構成するゴム部材の物性値や、車両の挙動など、異なるスケールのモデルが表す物理量をそれぞれ取得すればよい。例えば、ミクロモデルシミュレーションの結果を、メゾスケールシミュレーションに反映させ、メゾスケールシミュレーションの結果をタイヤモデルを用いたシミュレーションに反映させ、タイヤモデルを用いたシミュレーションの結果を車両モデルを用いたシミュレーションに反映させ、最終的に車両モデルを用いたシミュレーションの結果を得ることができる。このようなマルチスケールシミュレーションを用いることで、異なるスケールでの構造や物性値を設計パラメータとしても、異なるスケールそれぞれの物理量を求めることができる。また、異なるスケールそれぞれの物理量を目的関数として、各スケールの物理量を最適化する設計案を探索することができる。なお、上記本願出願人による出願の公開公報である、特開2006−285381には、自己組織化マップの具体例に加え、マルチスケールシミュレーションの具体的実施例も記載されている。   In addition to physical quantities related to tires (transient response characteristics and other physical quantities described above), physical properties of tires constituting tires (Young's modulus, shear stiffness, Poisson's ratio, parameters of superelastic potential, external force) A design plan that simultaneously optimizes stress, strain, etc.) may be obtained as an optimal design plan. In addition to the values related to the entire tire, such as the shape of the tire, as design parameters, the material of the microscopic rubber member that constitutes the tire, such as the filler dispersion shape and the filler volume ratio that define the material characteristics of the tread member, etc. Design parameters to be characterized may be set. In such a case, in addition to the tire model that reproduces the tire, the model generation unit 22 reproduces a microscale model that reproduces the microstructure of the tire and a mesoscale that reproduces an area larger than the representative area represented by the microscale model. Models of different scales such as a model and a vehicle model equipped with a tire model are generated. The microscale model is, for example, a model that reproduces a rubber member in which fillers are distributed and a member in which a steel wire is embedded in the rubber member. The mesoscale model is, for example, a model that reproduces a part of a tread member model of a tire that reproduces a state that changes according to the minute unevenness when the tread rubber member comes into contact with the minute uneven surface. And the simulation calculation part 24 should just perform the simulation calculation called what is called a multiscale simulation under predetermined conditions using each simulation model. In the multi-scale simulation, input / output is exchanged between simulations of each scale, and physical quantities represented by models of different scales such as physical property values of rubber members constituting the tire and vehicle behavior may be acquired. For example, the result of micro model simulation is reflected in mesoscale simulation, the result of mesoscale simulation is reflected in simulation using tire model, and the result of simulation using tire model is reflected in simulation using vehicle model. Finally, a simulation result using the vehicle model can be obtained. By using such a multi-scale simulation, it is possible to obtain the physical quantities of the different scales using the structure and physical property values at different scales as design parameters. Further, it is possible to search for a design plan for optimizing the physical quantity of each scale using the physical quantity of each different scale as an objective function. In addition, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-285811, which is a publication of the above-mentioned application by the applicant of the present application, a specific example of multiscale simulation is described in addition to a specific example of a self-organizing map.

なお、走行条件やタイヤ製造条件のばらつきに対する、目的関数の値の頑健さ(ロバスト性)も最適化された設計案を導出したい場合は、最適化処理の条件の1つとして、このロバスト性についての条件も設定しておけばよい。この際、最適化制御部18が、設計パラメータに加えて、予め設定された所定の変動因子(荷重の条件や、タイヤの形状および材料物性値の条件、路面とタイヤの摩擦係数の条件など)も種々変更し、シミュレーション演算部24が、各変動因子の値毎に、シミュレーション演算を実施すればよい。最適化制御部18は、設定したロバスト性についての条件も加味して、所定の条件を満たす最適化設計案を求めればよい。   If you want to derive a design plan that optimizes the robustness (robustness) of the objective function against variations in driving conditions and tire manufacturing conditions, this robustness is one of the conditions for optimization processing. You can also set the conditions. At this time, the optimization control unit 18 sets predetermined variation factors in addition to the design parameters (load conditions, tire shape and material property value conditions, road surface and tire friction coefficient conditions, and the like). The simulation calculation unit 24 may perform the simulation calculation for each value of each variation factor. The optimization control unit 18 may obtain an optimization design plan that satisfies a predetermined condition in consideration of the set condition for robustness.

以上、本発明のタイヤの設計方法および装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。   The tire designing method and apparatus of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Of course.

本発明のタイヤの設計装置の一例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of an example of the tire design apparatus of the present invention. 図1に示すタイヤの設計装置の、シミュレーション演算部および目的値導出部それぞれにおける処理について説明する概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining processing in each of a simulation calculation unit and a target value deriving unit of the tire design device shown in FIG. 1. (a)は、シミュレーション条件の一例を示し、(b)は、(a)のシミュレーション条件に基いて行なわれる、タイヤの転動シミュレーションの結果の一例を示している。(A) shows an example of simulation conditions, and (b) shows an example of the result of a tire rolling simulation performed based on the simulation conditions of (a). 本発明のタイヤの設計方法の一例について説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of the design method of the tire of this invention. 図4にフローチャートで示すタイヤの設計方法における、タイヤ基準断面形状を示している。FIG. 4 shows a tire reference cross-sectional shape in the tire design method shown in the flowchart. 本発明のタイヤの設計方法で生成するモデルの一例の、概略斜視図である。It is a schematic perspective view of an example of the model produced | generated with the design method of the tire of this invention. 図(a)〜(f)は、本発明のタイヤの設計方法で作成される自己組織化マップの一例である。FIGS. 1A to 1F are examples of self-organizing maps created by the tire designing method of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 タイヤ設計装置
12 入力部
13 メモリ
14 コンピュータ
15 CPU
16 出力部
18 最適化制御部
20 解析手段
22 モデル生成部
24 シミュレーション演算部
26 目的値導出部
32 タイヤモデル
34 ホイールモデル
36 タイヤ回転軸モデル
42 路面モデル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Tire design apparatus 12 Input part 13 Memory 14 Computer 15 CPU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 16 Output part 18 Optimization control part 20 Analysis means 22 Model production | generation part 24 Simulation operation part 26 Objective value derivation part 32 Tire model 34 Wheel model 36 Tire rotation axis model 42 Road surface model

Claims (7)

所定のタイヤを基準にして、路面を転動している最中に前記路面との相対角が時系列に変化した際の過渡応答特性が最適となるタイヤを設計する方法であって、
最適化のために変更すべきタイヤの設計パラメータと、前記相対角の時系列情報と、前記過渡応答特性を表す少なくとも1つの目的関数と、この最適化のための最適条件と、を少なくとも設定する条件設定ステップと、
前記設計パラメータを変数とするタイヤモデル、および前記路面を再現する路面モデルを少なくとも生成するモデル生成ステップと、
前記設計パラメータの値を与えて生成した前記タイヤモデルを、前記路面モデルと接触させて転動させつつ、前記相対角の時系列情報に応じて、前記路面モデルに対する前記タイヤモデルの相対角を時系列に変化させるシミュレーション演算を実施する演算ステップと、
前記シミュレーション演算の結果に基き、前記目的関数の値を求める目的値導出ステップと、
前記タイヤモデルに与える前記設計パラメータの値を繰り返し変更し、変更の度に、この変更によって生成されるタイヤモデルについて、前記演算ステップおよび前記目的値導出ステップを実行する繰り返しステップと、
この繰り返しステップによって求められた複数の前記目的関数の値に基づいて、前記目的関数の値が前記最適条件を満たすときの前記設計パラメータの値を求めるための最適化処理を実施する最適化ステップと、を有するタイヤの設計方法。
A method of designing a tire with an optimum transient response characteristic when a relative angle with the road surface changes in a time series while rolling on a road surface with a predetermined tire as a reference,
At least a design parameter of the tire to be changed for optimization, time series information of the relative angle, at least one objective function representing the transient response characteristic, and an optimum condition for the optimization are set. A condition setting step;
A model generation step of generating at least a tire model having the design parameter as a variable, and a road surface model for reproducing the road surface;
While rolling the tire model generated by giving the value of the design parameter in contact with the road surface model, the relative angle of the tire model with respect to the road surface model is determined according to the time series information of the relative angle. A calculation step for performing a simulation calculation to change to a series;
An objective value deriving step for obtaining a value of the objective function based on a result of the simulation operation;
Repetitively changing the value of the design parameter given to the tire model, and executing the calculation step and the target value derivation step for the tire model generated by the change each time the change is made;
An optimization step for performing an optimization process for obtaining a value of the design parameter when the value of the objective function satisfies the optimum condition based on a plurality of values of the objective function obtained by the repetition step; A method for designing a tire having
前記相対角の時系列情報は、単位時間あたりの前記相対角の変化量がそれぞれ異なる複数の時間区間が連続しており、前記単位時間あたりの前記相対角の変化量は各時間区間でそれぞれ略一定であることを特徴とする請求項1記載のタイヤの設計方法。   The time series information of the relative angle includes a plurality of time intervals in which the amount of change in the relative angle per unit time is different, and the amount of change in the relative angle per unit time is approximately equal in each time interval. The tire design method according to claim 1, wherein the tire design method is constant. 前記相対角の時系列情報は、前記単位時間あたりの前記相対角の変化量がゼロである時間区間が、断続的に配置されていることを特徴とする請求項2に記載のタイヤの設計方法。   3. The tire design method according to claim 2, wherein the time series information of the relative angle includes intermittently arranged time intervals in which the change amount of the relative angle per unit time is zero. . 前記目的関数は、前記回転軸の時系列の軸力を複数の時間区間に区分した際の、複数の時間区間の各端点の時間情報および前記軸力の情報を用いて、前記タイヤの回転軸にかかる軸力の応答特性を表す値を求める関数であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のタイヤの設計方法。   The objective function uses the time information of each end point of the plurality of time sections and the information on the axial force when the time series axial force of the rotating shaft is divided into a plurality of time sections, and the rotation axis of the tire The tire design method according to claim 1, wherein the tire design method is a function for obtaining a value representing a response characteristic of the axial force applied to the tire. 前記目的関数は、直交座標系の一方の軸を時間、他方の軸を前記軸力として表した、前記軸力の時間変化を表すグラフにおいて、前記回転軸の時系列の軸力を複数の時間区間に区分した際の、複数の時間区間における各端点の情報を用いて、前記タイヤの回転軸にかかる軸力の応答特性を表す値を求める関数であることを特徴とする請求項4に記載のタイヤの設計方法。   The objective function is a graph showing a time change of the axial force in which one axis of the orthogonal coordinate system is expressed as time and the other axis is expressed as the axial force. 5. The function according to claim 4, wherein the function is a function for obtaining a value representing a response characteristic of an axial force applied to the rotation axis of the tire by using information on each end point in a plurality of time sections when divided into sections. Tire design method. 前記目的関数は、前記グラフにおける少なくとも2つの前記端点について、各端点間の最短距離、各端点間の前記一方の軸に沿った方向の距離、各端点間の前記他方の軸に沿った方向の距離、各端点を結んだ直線の傾き、の少なくとも1つを表す関数であることを特徴とする請求項5に記載のタイヤの設計方法。   For the at least two end points in the graph, the objective function is the shortest distance between the end points, the distance in the direction along the one axis between the end points, and the direction in the direction along the other axis between the end points. The tire design method according to claim 5, wherein the tire design function is a function representing at least one of a distance and a slope of a straight line connecting the end points. 所定のタイヤを基準にして、路面を転動している最中に前記路面との相対角が時系列に変化した際の過渡応答特性が最適となるタイヤを設計する装置であって
最適化のために変更すべきタイヤの設計パラメータと、前記相対角の時系列情報と、前記過渡応答特性を表す少なくとも1つの目的関数と、この最適化のための最適条件と、を少なくとも設定する条件設定部と、
前記設計パラメータを変数とするタイヤモデル、および前記路面を再現する路面モデルを少なくとも生成するモデル生成部と、
前記設計パラメータの値を与えて生成した前記タイヤモデルを、前記路面モデルと接触させて転動させつつ、前記相対角の時系列情報に応じて、前記路面モデルに対する前記タイヤモデルの相対角を時系列に変化させるシミュレーション演算を実施する演算部と、
前記シミュレーション演算の結果に基き、前記目的関数の値を求める目的値導出部と、
前記タイヤモデルに与える前記設計パラメータの値を繰り返し変更し、変更の度に、前記モデル生成部にタイヤモデルを生成させて、前記演算部に演算部にシミュレーション演算を実施させ、前記目的値導出部に前記目的値を導出させる、繰り返し制御部と、
求められた複数の前記目的関数の値に基づいて、前記目的関数の値が前記最適条件を満たすときの前記設計パラメータの値を求めるための最適化処理を実施する最適化制御部と、を有するタイヤの設計装置。
An apparatus for designing a tire that has an optimum transient response characteristic when a relative angle with the road surface changes in time series while rolling on a road surface with a predetermined tire as a reference. A condition setting unit for setting at least the design parameters of the tire to be changed, time series information of the relative angle, at least one objective function representing the transient response characteristics, and an optimum condition for the optimization When,
A tire model with the design parameter as a variable, and a model generation unit that generates at least a road surface model that reproduces the road surface;
While rolling the tire model generated by giving the value of the design parameter in contact with the road surface model, the relative angle of the tire model with respect to the road surface model is determined according to the time series information of the relative angle. A calculation unit for performing a simulation calculation to change to a series;
An objective value deriving unit for obtaining a value of the objective function based on a result of the simulation operation;
The design parameter value given to the tire model is repeatedly changed, and each time the change is made, the model generation unit generates a tire model, the calculation unit causes the calculation unit to perform a simulation calculation, and the target value derivation unit A repetitive control unit for causing the target value to be derived from;
An optimization control unit that performs an optimization process for obtaining a value of the design parameter when the value of the objective function satisfies the optimum condition based on a plurality of values of the objective function obtained. Tire design equipment.
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