JP2014121912A - Simulation method for tire, evaluation method for tire characteristic, manufacturing method for tire, and pneumatic tire - Google Patents

Simulation method for tire, evaluation method for tire characteristic, manufacturing method for tire, and pneumatic tire Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily perform analysis of performance of a tire with high precision.SOLUTION: There is provided a simulation method for a tire in which an analyzing device 50 (for example, a computer) analyzes the tire. The analyzing device 50 (for example, the computer) executes a step of analyzing an analysis model for the tire which has parts, constituting the tire, stacked and divided into a finite plurality of elements when a predetermined tensile load and a predetermined three-point bending load are placed thereupon. The predetermined tensile load is, for example, tension assumed to be applied to a belt layer through action of internal pressure of the pneumatic tire, and the predetermined three-point bending load is tension assumed to be applied to the belt layer by a grounding load (push-in load or push-in displacement) acting on the pneumatic tire when the pneumatic tire is grounded.

Description

本発明は、コンピュータを用いてタイヤを解析する技術に関する。   The present invention relates to a technique for analyzing a tire using a computer.

近年では、コンピュータ解析可能なタイヤモデルを作成してシミュレーションを行うシミュレーション装置が実用化されている。かかるシミュレーション装置として、特許文献1に記載される技術が知られている。   In recent years, a simulation apparatus that creates a tire model that can be analyzed by a computer and performs a simulation has been put into practical use. As such a simulation apparatus, a technique described in Patent Document 1 is known.

特開2011−219027号公報JP 2011-219027 A

図16及び図17は、タイヤ全体のモデルを用いてシミュレーション装置により実行される従来のシミュレーション方法を説明するための図である。図16に示すように、タイヤの内圧成長を測定するためのシミュレーション(変形解析)では、2次元の軸対称モデルを作成して、トレッドのセンター部分P1やショルダー部分P2などの成長量(成長率)の測定を行う。また、図17に示すように、タイヤの耐久性を測定するためのシミュレーション(変形解析)では、タイヤの全体モデルを作成して、タイヤを構成するベルト層に対応する部分P3の層間歪の測定などを行う。   FIGS. 16 and 17 are diagrams for explaining a conventional simulation method executed by a simulation apparatus using a model of the entire tire. As shown in FIG. 16, in the simulation (deformation analysis) for measuring the internal pressure growth of the tire, a two-dimensional axisymmetric model is created and the growth amount (growth rate) of the tread center portion P1, shoulder portion P2, etc. ). Further, as shown in FIG. 17, in the simulation (deformation analysis) for measuring the durability of the tire, an overall model of the tire is created and the interlayer strain of the portion P3 corresponding to the belt layer constituting the tire is measured. Etc.

図16や図17に示すように、コンピュータが解析可能なタイヤ全体のモデルを用いたシミュレーションでは、タイヤ全体のモデルを構成する要素の数が多いので、モデルの作成及びシミュレーションに関わるデータ量が膨大となる。このため、タイヤのシミュレーションに要する計算コストが嵩むなどの負担が大きいだけでなく、スクリーニングが困難であるという問題がある。   As shown in FIG. 16 and FIG. 17, in the simulation using the model of the entire tire that can be analyzed by the computer, since the number of elements constituting the entire model of the tire is large, the amount of data related to model creation and simulation is enormous. It becomes. For this reason, there is a problem that not only the burden of increasing the calculation cost required for the tire simulation is high, but also screening is difficult.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡便かつ精度の良いタイヤの性能解析を実現することができるタイヤのシミュレーション方法、タイヤ特性の評価方法、タイヤの製造方法及び空気入りタイヤを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above, and includes a tire simulation method, a tire characteristic evaluation method, a tire manufacturing method, and a pneumatic tire that can realize simple and accurate tire performance analysis. It is to provide.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、コンピュータがタイヤの解析を行うタイヤのシミュレーション方法であって、前記コンピュータが、前記タイヤを構成する複数のパーツを積層して有限かつ複数の要素に分割した前記タイヤの解析用モデルに対して、所定の引張荷重および所定の3点曲げ荷重を与えたときの解析を行うステップとを実行することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a tire simulation method in which a computer analyzes a tire, and the computer stacks a plurality of parts constituting the tire and is finite. And performing an analysis when a predetermined tensile load and a predetermined three-point bending load are applied to the tire analysis model divided into a plurality of elements.

また、本発明は、コンピュータにより実行されるタイヤの解析結果に基づいて、タイヤ特性を評価するタイヤ特性の評価方法であって、前記コンピュータが、前記タイヤのベルト層を構成するパーツを積層して有限かつ複数の要素に分割した前記タイヤの解析用モデルに対して、所定の引張荷重および所定の3点曲げ荷重を与えたときの解析を行うステップと、前記解析により得られる前記ベルト層の層間歪のデータを出力するステップとを実行することを特徴とする。   The present invention is also a tire characteristic evaluation method for evaluating tire characteristics based on a tire analysis result executed by a computer, wherein the computer stacks parts constituting a belt layer of the tire. A step of performing analysis when a predetermined tensile load and a predetermined three-point bending load are applied to the tire analysis model divided into a finite number of elements, and an interlayer of the belt layer obtained by the analysis And a step of outputting distortion data.

また、本発明は、タイヤを製造するタイヤの製造方法であって、コンピュータに、前記タイヤのベルト層を構成するパーツを積層して有限かつ複数の要素に分割した前記タイヤの解析用モデルに対して、所定の引張荷重および所定の3点曲げ荷重を与えたときの解析を実行させるステップと、前記解析により得られる前記ベルト層の層間歪のデータに基づいて、前記ベルト層の設計方法を決定するステップと、前記設計方法に従って生成したベルト層を含むグリーンタイヤを生成するステップとを含むことを特徴とする。   Further, the present invention provides a tire manufacturing method for manufacturing a tire, wherein the tire analysis model is obtained by stacking parts constituting a belt layer of the tire on a computer and dividing the tire into finite and plural elements. And a step of executing an analysis when a predetermined tensile load and a predetermined three-point bending load are applied, and a design method of the belt layer is determined based on interlayer strain data of the belt layer obtained by the analysis. And generating a green tire including a belt layer generated according to the design method.

また、本発明に係る空気入りタイヤは、コンピュータに、前記タイヤのベルト層を構成するパーツを積層して有限かつ複数の要素に分割した前記タイヤの解析用モデルに対して、所定の引張荷重および所定の3点曲げ荷重を与えたときの解析を実行させるステップと、前記解析により得られる前記ベルト層の層間歪のデータに基づいて、前記ベルト層の設計方法を決定するステップと、前記設計方法に従って生成したベルト層を含むグリーンタイヤを生成するステップとを含むタイヤの製造方法により製造されることを特徴とする。   Further, the pneumatic tire according to the present invention has a computer with a predetermined tensile load and an analysis model for the tire that is divided into a finite number of elements by laminating parts constituting the belt layer of the tire on a computer. A step of executing an analysis when a predetermined three-point bending load is applied; a step of determining a design method of the belt layer based on interlayer strain data of the belt layer obtained by the analysis; and the design method And a step of producing a green tire including a belt layer produced according to the above.

図1は、空気入りタイヤの子午線方向の断面図である。FIG. 1 is a sectional view in the meridian direction of a pneumatic tire. 図2は、本実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法を実行する解析装置の機能構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a functional configuration of an analysis apparatus that executes the tire simulation method according to the present embodiment. 図3は、本実施形態に係る積層板有限要素モデルの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a laminated plate finite element model according to the present embodiment. 図4は、本実施形態に係る積層板有限要素モデルの長手方向側面の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a longitudinal side surface of the laminated plate finite element model according to the present embodiment. 図5は、本実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of the tire simulation method according to the present embodiment. 図6は、本実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure of the tire simulation method according to the present embodiment. 図7は、タイヤの内圧試験によるタイヤの成長量(率)のデータ例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a data example of a tire growth amount (rate) by a tire internal pressure test. 図8は、積層板有限要素析モデルに対して引張荷重を与えるときのイメージを示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an image when a tensile load is applied to the laminated plate finite element analysis model. 図9は、積層板有限要素モデルに対して引張荷重を与えたときの解析結果の一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an analysis result when a tensile load is applied to the laminated plate finite element model. 図10は、積層板有限要素モデルに対して引張荷重および3点曲げ荷重を与えるときのイメージを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an image when a tensile load and a three-point bending load are applied to the laminated plate finite element model. 図11は、5枚ベルト構造のベルト層に対応する積層板有限要素モデルM3の変形解析の結果と、5枚ベルト構造のベルト層を有する空気入りタイヤの実験結果とを比較する図である。FIG. 11 is a diagram comparing the result of deformation analysis of the laminated plate finite element model M3 corresponding to the belt layer of the five-belt structure and the experimental result of the pneumatic tire having the belt layer of the five-belt structure. 図12は、空気入りタイヤの走行実験の結果と、積層板有限要素モデルの変形解析の結果得られるベルト層の層間歪の解析結果との相関関係を0度ベルトの配置位置ごとに示す図である。FIG. 12 is a diagram showing the correlation between the results of the pneumatic tire running experiment and the analysis result of the interlayer strain of the belt layer obtained as a result of the deformation analysis of the laminated plate finite element model for each 0 degree belt arrangement position. is there. 図13は、本実施形態に係る引張荷重および3点曲げ荷重による解析結果と従来の3点曲げによる解析結果とを比較する図である。FIG. 13 is a diagram comparing the analysis result by the tensile load and the three-point bending load according to the present embodiment and the analysis result by the conventional three-point bending. 図14は、本実施形態に係る引張荷重および3点曲げ荷重による積層板有限要素モデルの変形例を示す図である。FIG. 14 is a view showing a modified example of the laminate finite element model by the tensile load and the three-point bending load according to the present embodiment. 図15は、従来の3点曲げ方法による積層板有限要素モデルの変形例を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a modified example of the laminated plate finite element model by the conventional three-point bending method. 図16は、タイヤ全体のモデルを用いてシミュレーション装置により実行される従来のシミュレーション方法を説明するための図である。FIG. 16 is a diagram for explaining a conventional simulation method executed by a simulation apparatus using a model of the entire tire. 図17は、タイヤ全体のモデルを用いてシミュレーション装置により実行される従来のシミュレーション方法を説明するための図である。FIG. 17 is a diagram for explaining a conventional simulation method executed by a simulation apparatus using a model of the entire tire.

以下、図面を参照しつつ、本出願により開示する技術である本発明を実施するための形態(以下、実施形態という)について詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により、本発明が限定されるものではない。また、以下の実施形態で説明する技術的事項には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下の実施形態で説明する技術的事項は、本発明の目的を達成する上で必要と認める範囲において、適宜組み合わせることが可能である。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention, which is a technique disclosed by the present application (hereinafter referred to as embodiments), will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by embodiment described below. Further, technical matters described in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the technical matters described in the following embodiments can be appropriately combined within the scope deemed necessary for achieving the object of the present invention.

図1は、空気入りタイヤの子午線方向の断面図である。以下の説明において、タイヤ径方向とは、空気入りタイヤ1の回転軸に直交する方向、すなわち図1に示す座標系のr軸の方向に並行な方向に対応する。タイヤ径方向内側とはタイヤ径方向において、空気入りタイヤ1の回転軸に向かう側である。タイヤ径方向外側とはタイヤ径方向において回転軸から離れる側である。また、タイヤ周方向とは、回転軸を中心軸とするタイヤの周り方向、すなわち図1に示す座標系のθの方向をいう。また、タイヤ幅方向とは、空気入りタイヤ1の回転軸と平行な方向、すなわち図1に示す座標系のh軸の方向に並行な方向に対応する。タイヤ幅方向内側とはタイヤ幅方向において、図1に示すタイヤ赤道面(タイヤ赤道線)CLに向かう側である。タイヤ幅方向外側とはタイヤ幅方向において、図1に示すタイヤ赤道面CLから離れる側である。タイヤ赤道面CLとは、空気入りタイヤ1の回転軸に直交すると共に、空気入りタイヤ1のタイヤ幅の中心を通る平面である。タイヤ幅は、タイヤ幅方向の外側に位置する部分同士のタイヤ幅方向における幅、つまり、タイヤ幅方向においてタイヤ赤道面CLから最も離れている部分間の距離である。タイヤ赤道線とは、タイヤ赤道面CL上にあって空気入りタイヤ1のタイヤ周方向(θ)に沿う線をいう。本実施形態では、タイヤ赤道線にタイヤ赤道面と同じ符号「CL」を付す。また、本実施形態では、空気入りタイヤ1を長距離輸送用のトラック、バスなどのステア軸に装着される重荷重用ラジアルタイヤとした場合について説明する。   FIG. 1 is a sectional view in the meridian direction of a pneumatic tire. In the following description, the tire radial direction corresponds to a direction orthogonal to the rotation axis of the pneumatic tire 1, that is, a direction parallel to the r-axis direction of the coordinate system shown in FIG. The inner side in the tire radial direction is the side toward the rotation axis of the pneumatic tire 1 in the tire radial direction. The outer side in the tire radial direction is the side away from the rotation axis in the tire radial direction. Further, the tire circumferential direction refers to the tire circumferential direction with the rotation axis as the central axis, that is, the direction of θ in the coordinate system shown in FIG. Further, the tire width direction corresponds to a direction parallel to the rotation axis of the pneumatic tire 1, that is, a direction parallel to the h-axis direction of the coordinate system shown in FIG. The inner side in the tire width direction is the side toward the tire equator plane (tire equator line) CL shown in FIG. 1 in the tire width direction. The outer side in the tire width direction is the side away from the tire equatorial plane CL shown in FIG. 1 in the tire width direction. The tire equatorial plane CL is a plane that is orthogonal to the rotation axis of the pneumatic tire 1 and passes through the center of the tire width of the pneumatic tire 1. The tire width is the width in the tire width direction between the portions located outside in the tire width direction, that is, the distance between the portions farthest from the tire equatorial plane CL in the tire width direction. The tire equator line is a line on the tire equator plane CL and along the tire circumferential direction (θ) of the pneumatic tire 1. In the present embodiment, the same sign “CL” as that of the tire equator plane is attached to the tire equator line. In the present embodiment, a case will be described in which the pneumatic tire 1 is a heavy duty radial tire mounted on a steer shaft such as a truck or bus for long-distance transportation.

図1に示すように、空気入りタイヤ1は、一対のビードコア11と、一対のビードフィラー12と、カーカス層13と、ベルト層14と、トレッドゴム15と、一対のサイドウォールゴム16とを備える。一対のビードコア11は、環状構造を有し、左右のビード部のコアを構成する。ビードコア11は、スチールワイヤである素線を複数束ね、タイヤ材料であるゴムで被覆された状態で構成される。一対のビードフィラー12は、ローアーフィラーおよびアッパーフィラーから成り、一対のビードコア11のタイヤ径方向外周にそれぞれ配置されてビード部を補強する。カーカス層13は、単層構造を有し、左右のビードコア11間にトロイダル状に架け渡されてタイヤの骨格を構成する。また、カーカス層13の両端部は、ビードコア11およびビードフィラー12を包み込むようにタイヤ幅方向外側に巻き返されて係止される。ベルト層14は、積層されたベルト141と、一対の交差ベルト142、143と、ベルト144と、周方向補強層145とから成り、カーカス層13のタイヤ径方向外周に配置される。   As shown in FIG. 1, the pneumatic tire 1 includes a pair of bead cores 11, a pair of bead fillers 12, a carcass layer 13, a belt layer 14, a tread rubber 15, and a pair of sidewall rubbers 16. . The pair of bead cores 11 has an annular structure and constitutes the cores of the left and right bead portions. The bead core 11 is configured by bundling a plurality of strands that are steel wires and covered with rubber that is a tire material. The pair of bead fillers 12 includes a lower filler and an upper filler, and is disposed on the tire radial direction outer periphery of the pair of bead cores 11 to reinforce the bead portion. The carcass layer 13 has a single-layer structure and is bridged in a toroidal shape between the left and right bead cores 11 to form a tire skeleton. Further, both end portions of the carcass layer 13 are wound and locked outward in the tire width direction so as to wrap the bead core 11 and the bead filler 12. The belt layer 14 includes a laminated belt 141, a pair of cross belts 142 and 143, a belt 144, and a circumferential reinforcing layer 145, and is disposed on the outer circumference in the tire radial direction of the carcass layer 13.

ここで、ベルト141は、スチールあるいは有機繊維材から成る複数のベルトコードをコートゴムで被覆して圧延加工して構成され、所定のベルト角度(タイヤ周方向に対するベルトコードの繊維方向の傾斜角)を有する。また、ベルト141は、カーカス層13のタイヤ径方向外側に積層されて配置される。   Here, the belt 141 is formed by coating a plurality of belt cords made of steel or organic fiber material with a coat rubber and rolling the belt cord, and has a predetermined belt angle (inclination angle of the belt cord in the fiber direction with respect to the tire circumferential direction). Have. Further, the belt 141 is laminated and disposed on the outer side in the tire radial direction of the carcass layer 13.

一対の交差ベルト142、143は、スチールあるいは有機繊維材から成る複数のベルトコードをコートゴムで被覆して圧延加工して構成され、絶対値で10[deg]以上30[deg]以下のベルト角度を有する。また、一対の交差ベルト142、143は、相互に異符号のベルト角度を有し、ベルトコードの繊維方向を相互に交差させて積層される(クロスプライ構造)。ここでは、タイヤ径方向内側に位置する交差ベルト142を内径側交差ベルトと呼び、タイヤ径方向外側に位置する交差ベルト143を外径側交差ベルトと呼ぶ。なお、3枚以上の交差ベルトが積層されて配置されても良い(図示省略)。また、一対の交差ベルト142、143は、ベルト141のタイヤ径方向外側に積層されて配置される。   The pair of cross belts 142 and 143 are formed by rolling a plurality of belt cords made of steel or organic fiber material with a coating rubber, and having a belt angle of 10 [deg] or more and 30 [deg] or less in absolute value. Have. Further, the pair of cross belts 142 and 143 have belt angles with different signs from each other, and are laminated so that the fiber directions of the belt cords cross each other (cross-ply structure). Here, the cross belt 142 located on the inner side in the tire radial direction is called an inner diameter side cross belt, and the cross belt 143 located on the outer side in the tire radial direction is called an outer diameter side cross belt. Note that three or more cross belts may be laminated (not shown). In addition, the pair of cross belts 142 and 143 are stacked on the outer side in the tire radial direction of the belt 141.

ベルト144は、スチールあるいは有機繊維材から成る複数のベルトコードをコートゴムで被覆して圧延加工して構成され、絶対値で10[deg]以上45[deg]以下のベルト角度を有する。また、ベルト144は、交差ベルト142、143のタイヤ径方向外側に積層されて配置される。なお、本実施形態では、ベルト144が、外径側交差ベルト143と同一のベルト角度(コード角度)を有し、また、ベルト層14の最外層に配置されている。なお、ベルト層14は、さらに、交差ベルト間あるいは交差ベルトよりもタイヤ径方向内側に周方向補強層を設けてもよい。   The belt 144 is formed by rolling a plurality of belt cords made of steel or an organic fiber material with a coating rubber, and has a belt angle of 10 [deg] or more and 45 [deg] or less in absolute value. Further, the belt 144 is disposed so as to be laminated on the outer side in the tire radial direction of the cross belts 142 and 143. In the present embodiment, the belt 144 has the same belt angle (cord angle) as the outer diameter side crossing belt 143, and is disposed in the outermost layer of the belt layer 14. The belt layer 14 may further include a circumferential reinforcing layer between the cross belts or on the inner side in the tire radial direction of the cross belt.

周方向補強層145は、スチール製のワイヤから成り、少なくとも1本のワイヤをタイヤ周方向に対して±5[deg]の範囲内で傾斜させつつ螺旋状に巻き廻わして構成される。また、周方向補強層145は、一対の交差ベルト142、143の間に挟み込まれて配置される。また、周方向補強層145は、一対の交差ベルト142、143の左右のエッジ部よりもタイヤ幅方向内側に配置される。具体的には、ワイヤが内径側交差ベルト142の外周に螺旋状に巻き廻されて、周方向補強層145が形成される。この周方向補強層145がタイヤ周方向の剛性を補強することにより、タイヤの耐久性能が向上する。   The circumferential reinforcing layer 145 is made of a steel wire, and is configured by winding at least one wire in a spiral manner while inclining within a range of ± 5 [deg] with respect to the tire circumferential direction. Further, the circumferential reinforcing layer 145 is disposed between the pair of cross belts 142 and 143. Further, the circumferential reinforcing layer 145 is disposed on the inner side in the tire width direction with respect to the left and right edge portions of the pair of cross belts 142 and 143. Specifically, the wire is spirally wound around the outer periphery of the inner diameter side crossing belt 142 to form the circumferential reinforcing layer 145. The circumferential reinforcing layer 145 reinforces the rigidity in the tire circumferential direction, so that the durability performance of the tire is improved.

なお、ベルト層14は、エッジカバーを有しても良い(図示省略)。一般に、エッジカバーは、スチールあるいは有機繊維材から成る複数のベルトコードをコートゴムで被覆して圧延加工して構成され、タイヤ周方向に対して±5[deg]の範囲内のベルト角度を有する。また、エッジカバーは、外径側交差ベルト143(あるいは内径側交差ベルト142)の左右のエッジ部のタイヤ径方向外側にそれぞれ配置される。これらのエッジカバーがタガ効果を発揮することにより、トレッド部センター領域とショルダー領域との径成長差が緩和されて、タイヤの耐偏摩耗性能が向上する。   The belt layer 14 may have an edge cover (not shown). Generally, the edge cover is formed by rolling a plurality of belt cords made of steel or organic fiber material with a coat rubber, and has a belt angle within a range of ± 5 [deg] with respect to the tire circumferential direction. Further, the edge covers are respectively disposed on the outer sides in the tire radial direction of the left and right edge portions of the outer diameter side cross belt 143 (or the inner diameter side cross belt 142). When these edge covers exhibit a tagging effect, the difference in diameter growth between the center region of the tread portion and the shoulder region is alleviated, and the uneven wear resistance performance of the tire is improved.

トレッドゴム15は、カーカス層13およびベルト層14のタイヤ径方向外周に配置されてタイヤのトレッド部33を構成する。一対のサイドウォールゴム16は、カーカス層13のタイヤ幅方向外側にそれぞれ配置されて左右のサイドウォール部を構成する。なお、本実施形態では、空気入りタイヤ1がタイヤ赤道面CLを中心とした左右対称な構造を有している。   The tread rubber 15 is disposed on the outer periphery in the tire radial direction of the carcass layer 13 and the belt layer 14 to constitute a tread portion 33 of the tire. The pair of sidewall rubbers 16 are respectively arranged on the outer sides in the tire width direction of the carcass layer 13 to constitute left and right sidewall portions. In the present embodiment, the pneumatic tire 1 has a symmetrical structure with the tire equatorial plane CL as the center.

また、空気入りタイヤ1は、図1に示すように、トレッド部33にタイヤ周方向に延在する複数の周方向主溝、具体的には、1本の周方向主溝21と、2本の周方向主溝22と、2本の周方向主溝23と、が形成されている。本実施形態の空気入りタイヤ1は、タイヤ赤道面CLからタイヤ幅方向の外側に向かって、周方向主溝21、周方向主溝22、周方向主溝23の順で形成されている。なお、周方向主溝21は、タイヤ赤道面CL上に形成されている。また、トレッド部33は、トレッドゴム15が、周方向主溝21、22、23に区画され、複数の陸部、具体的には2つの陸部41と、2つの陸部42と、2つの陸部43とに分割された形状となる。2つの陸部41は、周方向主溝21と周方向主溝22とで挟まれた領域である。2つの陸部42は、それぞれ周方向主溝22と周方向主溝23とで挟まれた領域である。2つの陸部43は、周方向主溝23よりもタイヤ幅方向外側の領域である。陸部43は、タイヤ幅方向外側の端部が、トレッド部33の路面と接地する領域のタイヤ幅方向の端部である。ここで、本実施形態の空気入りタイヤ1のトレッド部33は、タイヤ赤道面CLを対象面として左右対称である。以下、周方向主溝21、22、23は、センター溝21、中間溝22、ショルダー溝23と表記する場合がある。   In addition, as shown in FIG. 1, the pneumatic tire 1 includes a plurality of circumferential main grooves extending in the tire circumferential direction in the tread portion 33, specifically, one circumferential main groove 21 and two The circumferential main groove 22 and two circumferential main grooves 23 are formed. The pneumatic tire 1 of the present embodiment is formed in the order of a circumferential main groove 21, a circumferential main groove 22, and a circumferential main groove 23 from the tire equatorial plane CL toward the outside in the tire width direction. The circumferential main groove 21 is formed on the tire equatorial plane CL. In the tread portion 33, the tread rubber 15 is divided into circumferential main grooves 21, 22, and 23. A plurality of land portions, specifically, two land portions 41, two land portions 42, and two The shape is divided into land portions 43. The two land portions 41 are regions sandwiched between the circumferential main groove 21 and the circumferential main groove 22. The two land portions 42 are regions sandwiched between the circumferential main groove 22 and the circumferential main groove 23, respectively. The two land portions 43 are regions outside the circumferential main groove 23 in the tire width direction. The land portion 43 is an end portion in the tire width direction in a region where the outer end portion in the tire width direction contacts the road surface of the tread portion 33. Here, the tread portion 33 of the pneumatic tire 1 of the present embodiment is symmetrical with respect to the tire equatorial plane CL. Hereinafter, the circumferential main grooves 21, 22, and 23 may be referred to as a center groove 21, an intermediate groove 22, and a shoulder groove 23.

続いて、本実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法(変形解析方法)を実行する解析装置について説明する。   Next, an analysis apparatus that executes a tire simulation method (deformation analysis method) according to the present embodiment will be described.

図2は、本実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法を実行する解析装置の機能構成を示すブロック図である。本実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法は、図2に示す解析装置50が実現する。解析装置50はコンピュータであり、図2に示すように、処理部52と記憶部54とで構成される。解析装置50は、入出力装置51と電気的に接続されている。入出力装置51に備えられた入力手段53は、後述するタイヤの解析モデルなどを作成する際に、評価対象のタイヤを構成するゴムなどの各種材料の物性値、及びタイヤのシミュレーションに必要な境界条件および荷重条件などの各種条件を、処理部52や記憶部54へ入力する。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a functional configuration of an analysis apparatus that executes the tire simulation method according to the present embodiment. The tire simulation method according to the present embodiment is realized by the analysis device 50 shown in FIG. The analysis device 50 is a computer and includes a processing unit 52 and a storage unit 54 as shown in FIG. The analysis device 50 is electrically connected to the input / output device 51. The input means 53 provided in the input / output device 51, when creating a tire analysis model, which will be described later, and the physical property values of various materials such as rubber constituting the tire to be evaluated, and the boundary necessary for the tire simulation Various conditions such as conditions and load conditions are input to the processing unit 52 and the storage unit 54.

入力手段53には、キーボード、マウス等の入力デバイスが適用される。記憶部54には、少なくとも、解析対象となるタイヤのベルト層14(図1参照)をモデル化するためのデータ、解析対象のタイヤおよびタイヤを構成するパーツのCAD(Computer Aided Design)用のデータ、及び本実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法を実現するためのコンピュータプログラムなどが格納されている。記憶部54は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、又はフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ(CD−ROM等のような読み出しのみが可能な記憶媒体)や、RAM(Random Access Memory)のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成される。   An input device such as a keyboard and a mouse is applied to the input unit 53. The storage unit 54 stores at least data for modeling the belt layer 14 (see FIG. 1) of the tire to be analyzed, and data for CAD (Computer Aided Design) of the tire to be analyzed and the parts constituting the tire. A computer program for realizing the tire simulation method according to the present embodiment is stored. The storage unit 54 is a non-volatile memory such as a hard disk device, a magneto-optical disk device, or a flash memory (a storage medium that can be read only such as a CD-ROM), or a volatile memory such as a RAM (Random Access Memory). Memory or a combination thereof.

上記コンピュータプログラムは、コンピュータやコンピュータシステムに既に記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、本実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法を実現できるものであってもよい。ここでいう「コンピュータシステム」とは、OS(Operating System)や周辺機器などのハードウェアを含むものとする。   The computer program may be capable of realizing the tire simulation method according to the present embodiment in combination with a computer program already recorded in a computer or computer system. Here, the “computer system” includes hardware such as an OS (Operating System) and peripheral devices.

処理部52は、モデル作成部52aと、条件設定部52bと、解析部52cとを含む。   The processing unit 52 includes a model creation unit 52a, a condition setting unit 52b, and an analysis unit 52c.

モデル作成部52aは、本実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法に供するモデルとして、解析対象となる空気入りタイヤ1のベルト層14(図1参照)をモデル化した積層板有限要素モデルを作成する。この積層板有限要素モデルは、後述する解析部52cにより実行される変形解析(シミュレーション)の解析用モデルに含まれる。具体的には、モデル作成部52aは、例えば、記憶部54からベルト層14を構成する各パーツをモデル化するためのデータを読込む。続いて、図3に示すように、モデル作成部52aは、記憶部54から読込んだデータを用いて、ベルト層14(図1参照)を構成する各パーツを順に積層してモデル化した後、有限かつ複数の要素に分割することにより、図3に示すような板状の積層板有限要素モデルM3を作成する。図3は、本実施形態に係る積層板有限要素モデルの一例を示す図である。本実施形態において、例えば、図4に示すように、ベルト層14をモデル化した積層板有限要素モデルM3は、5つの要素からなり、5つの要素のうちの少なくとも1つに0度ベルトが設定される。図4に示す例では、0度ベルトが中央に配置されている。0度ベルトは、タイヤ周方向に対するベルトコードの繊維方向の傾斜角が0度[deg]のベルトである。図4は、本実施形態に係る積層板有限要素モデルの長手方向側面の一例を示す図である。なお、本実施形態における積層板有限要素モデルM3は、5つの構成要素の1つに0度ベルトを設定する例について説明するが、0度ベルトを設定しなくてもよい。また、本実施形態における積層板有限要素モデルM3は、5つの構成要素からなる例を説明するが、構成要素の数も解析対象となる部材などに応じて適宜変更可能である。   The model creation unit 52a creates a laminated plate finite element model obtained by modeling the belt layer 14 (see FIG. 1) of the pneumatic tire 1 to be analyzed as a model used in the tire simulation method according to the present embodiment. This laminated plate finite element model is included in an analysis model for deformation analysis (simulation) executed by an analysis unit 52c described later. Specifically, the model creation unit 52a reads data for modeling each part constituting the belt layer 14 from the storage unit 54, for example. Subsequently, as shown in FIG. 3, the model creation unit 52 a uses the data read from the storage unit 54 to model each part constituting the belt layer 14 (refer to FIG. 1) in order. Then, by dividing into a finite number of elements, a plate-like laminated plate finite element model M3 as shown in FIG. 3 is created. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a laminated plate finite element model according to the present embodiment. In the present embodiment, for example, as shown in FIG. 4, the laminated plate finite element model M3 in which the belt layer 14 is modeled includes five elements, and a 0-degree belt is set in at least one of the five elements. Is done. In the example shown in FIG. 4, the 0 degree belt is disposed in the center. The 0 degree belt is a belt having an inclination angle of 0 degrees [deg] in the fiber direction of the belt cord with respect to the tire circumferential direction. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a longitudinal side surface of the laminated plate finite element model according to the present embodiment. In addition, although the laminated board finite element model M3 in this embodiment demonstrates the example which sets a 0 degree belt to one of five components, it is not necessary to set a 0 degree belt. Moreover, although the laminated board finite element model M3 in this embodiment demonstrates the example which consists of five components, the number of components can be changed suitably according to the member etc. which are analysis object.

モデル作成部52aは、ベルト層14に対応する積層板有限要素モデル(図3参照)を作成した後、記憶部54から解析対象となる空気入りタイヤ1のCAD用のデータを読み込む。そして、モデル作成部52aは、読込んだデータに基づいて空気入りタイヤ1の環状構造の形状をモデル化した全体モデルを作成し、作成した全体モデルを有限要素に分割したタイヤの有限要素モデルを作成する。   The model creation unit 52a creates a laminated plate finite element model (see FIG. 3) corresponding to the belt layer 14, and then reads CAD data of the pneumatic tire 1 to be analyzed from the storage unit. Then, the model creation unit 52a creates an overall model that models the shape of the annular structure of the pneumatic tire 1 based on the read data, and creates a finite element model of the tire obtained by dividing the created overall model into finite elements. create.

さらに、モデル作成部52aは、タイヤと接触するリムのモデル(リムモデル、あるいはリムモデルを含むホイールモデル)、タイヤが接触する路面のモデル(路面モデル)等も必要に応じて適宜作成する。そして、モデル作成部52aは、積層板有限要素モデル(図3参照)、タイヤの有限要素モデル、その他のモデルを記憶部54に格納する。全体モデル、その他のモデルは、シミュレーションの方法に応じて、単独あるいは組み合わせて、後述する解析部52cにより実行される変形解析(シミュレーション)の解析用モデルとして利用される。   Further, the model creation unit 52a appropriately creates a rim model (a rim model or a wheel model including a rim model) in contact with the tire, a road surface model (road surface model) in contact with the tire, as necessary. Then, the model creation unit 52 a stores the laminated plate finite element model (see FIG. 3), the tire finite element model, and other models in the storage unit 54. The whole model and other models are used as analysis models for deformation analysis (simulation) executed by the analysis unit 52c described later, either alone or in combination depending on the simulation method.

条件設定部52bは、モデル作成部52aで作成した積層板有限要素モデル(図3参照)を用いた解析、及びタイヤの有限要素モデルを用いた解析、それぞれを実行するための各種条件を設定する。条件設定部52bは、入力手段53で入力を検出した操作や記憶部54に記憶されている情報に基づいて各種条件を設定する。各種条件には、解析を実行する際の境界条件、荷重条件及び収束条件の他、解析時に条件を変更する設計変数、条件を変更しない固定値などが含まれる。設計変数には、例えば、タイヤの有限要素モデルのベルト層を構成するベルトの枚数、ベルトの配置位置、トレッド部のゴムまたはコートゴムのヤング率や幅、ベルトのコードの角度、エンド数(単位幅当たりのコード本数)や剛性、カーカス層の形状や寸法の少なくとも1つが含まれる。   The condition setting unit 52b sets various conditions for executing the analysis using the laminated plate finite element model (see FIG. 3) created by the model creating unit 52a and the analysis using the tire finite element model. . The condition setting unit 52 b sets various conditions based on the operation detected by the input unit 53 and information stored in the storage unit 54. The various conditions include boundary conditions, load conditions, and convergence conditions when executing analysis, design variables that change conditions during analysis, and fixed values that do not change conditions. Design variables include, for example, the number of belts constituting the belt layer of the finite element model of the tire, the position of the belt, the Young's modulus and width of the rubber or coat rubber of the tread, the angle of the belt cord, and the number of ends (unit width) Number of cords per unit), rigidity, and shape and size of the carcass layer.

本実施形態において、条件設定部52bは、後述する解析部52cにより実行される変形解析に際して、積層板有限要素モデルM3に対して与える所定の引張荷重として、空気入りタイヤ1の内圧によりベルト層14に加えられることが想定される張力を設定し、積層板有限要素モデルM3に対して与える所定の3点曲げ荷重として、接地したときに空気入りタイヤ1に作用する接地荷重(押し込み荷重もしくは押し込み変位)によりベルト層14に加えられることが想定される張力を設定する。なお、本実施形態において、条件設定部52bは、後述する解析部52cにより実行される変形解析に際して、積層板有限要素モデルM3における0度[deg]ベルトの配置位置を適宜変更する。   In the present embodiment, the condition setting unit 52b uses the internal pressure of the pneumatic tire 1 as a predetermined tensile load applied to the laminated plate finite element model M3 during deformation analysis performed by the analysis unit 52c described later. As a predetermined three-point bending load to be applied to the laminated plate finite element model M3, a ground load (indentation load or indentation displacement) acting on the pneumatic tire 1 when grounded is set. ) To set the tension assumed to be applied to the belt layer 14. In the present embodiment, the condition setting unit 52b appropriately changes the arrangement position of the 0 degree [deg] belt in the laminated plate finite element model M3 in the deformation analysis executed by the analysis unit 52c described later.

なお、本実施形態では、解析対象となるタイヤに実際に空気を充填させるタイヤの内圧試験を実施して、内圧によるタイヤの成長量(率)を部位ごとに測定する。部位には、トレッド部33のセンター溝21(例えば、図1の21参照)、中間溝22(例えば、図1の22参照)、ショルダー溝23(例えば、図1の23参照)がある。そして、本実施形態では、部位ごとに測定したタイヤの成長量(率)を記録しておく。   In the present embodiment, an internal pressure test of a tire that is actually filled with air into a tire to be analyzed is performed, and a tire growth amount (rate) due to the internal pressure is measured for each part. The part includes a center groove 21 (for example, refer to 21 in FIG. 1), an intermediate groove 22 (for example, refer to 22 in FIG. 1), and a shoulder groove 23 (for example, refer to 23 in FIG. 1) of the tread portion 33. And in this embodiment, the growth amount (rate) of the tire measured for every site | part is recorded.

解析部52cは、モデル作成部52aにより作成された積層板有限要素モデル(図3参照)を用いた解析(シミュレーション)、及びタイヤの有限要素モデルを用いた解析(シミュレーション)を実行する。なお、解析の詳細は、後述する。   The analysis unit 52c executes analysis (simulation) using the laminated plate finite element model (see FIG. 3) created by the model creation unit 52a and analysis (simulation) using the tire finite element model. Details of the analysis will be described later.

処理部52は、例えば、メモリおよびCPU(Central Processing Unit)により構成されている。処理部52は、本実施形態に係る各種処理を実行する場合、前記コンピュータプログラムを記憶部54から読み込んで、メモリに展開する。メモリに展開された前記コンピュータプログラムは、本実施形態に係る各種処理を実行するプロセスとして機能する。例えば、このプロセスは、記憶部54から前記解析モデルや入力データ等の各種データを適宜メモリ上の自身に割り当てられた領域に展開し、この展開したデータに基づいて、タイヤの解析に関する各種処理を実行する。なお、このプロセスは、タイヤの解析に関する各種処理に関わるデータを記憶部54に適宜格納し、必要に応じて記憶部54から適宜読み出して処理を進める。   The processing unit 52 includes, for example, a memory and a CPU (Central Processing Unit). When executing the various processes according to the present embodiment, the processing unit 52 reads the computer program from the storage unit 54 and expands it in the memory. The computer program expanded in the memory functions as a process for executing various processes according to the present embodiment. For example, this process expands various data such as the analysis model and input data from the storage unit 54 to an area allocated to itself on the memory as appropriate, and performs various processes related to tire analysis based on the expanded data. Run. In this process, data related to various processes relating to tire analysis is appropriately stored in the storage unit 54, and the process is performed by appropriately reading out data from the storage unit 54 as necessary.

表示手段55は、例えば、液晶表示装置等の表示用デバイスである。記憶部54は、他の装置(例えばデータベースサーバ)内にあってもよい。例えば、解析装置50は、入出力装置51を備えた端末装置から通信により処理部52や記憶部54にアクセスするものであってもよい。   The display means 55 is a display device such as a liquid crystal display device. The storage unit 54 may be in another device (for example, a database server). For example, the analysis device 50 may access the processing unit 52 and the storage unit 54 by communication from a terminal device including the input / output device 51.

次に、図5〜図14を参照しつつ、本実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法を説明する。なお、本実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法は、上述した解析装置50により実現できる。   Next, a tire simulation method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. The tire simulation method according to this embodiment can be realized by the analysis device 50 described above.

図5及び図6は、本実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法の処理手順を示すフローチャートである。以下に説明するように、本実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法は、空気入りタイヤ1のベルト層14を構成するパーツを積層して有限かつ複数の要素に分割した解析用モデルである積層板有限要素モデルを用いて実行される。   5 and 6 are flowcharts showing a processing procedure of the tire simulation method according to the present embodiment. As will be described below, the tire simulation method according to the present embodiment is a laminated plate finite which is an analytical model in which parts constituting the belt layer 14 of the pneumatic tire 1 are laminated and divided into a plurality of elements. It is executed using an element model.

図5に示すように、解析部52cは、例えば、入力手段53を介して、タイヤの仕様の設定を受け付けると、タイヤの仕様を決定する(ステップS101)。例えば、解析部52cは、重荷重用ラジアルタイヤ(図1参照)にタイヤの仕様を決定する。   As illustrated in FIG. 5, for example, when the setting of the tire specification is received via the input unit 53, the analysis unit 52c determines the tire specification (step S101). For example, the analysis unit 52c determines the tire specifications for the heavy duty radial tire (see FIG. 1).

解析部52cは、記憶部54からタイヤの内圧試験の結果得られるタイヤの成長量(率)を取得する(ステップS102)。図7は、タイヤの内圧試験によるタイヤの成長量(率)のデータ例を示す図である。図7に示すように、解析部52cが記憶部54から取得するタイヤの成長量(率)のデータには、ベルト層14が4つのパーツから構成される構造(以下、4枚ベルト構造)のベルト層14を有する空気入りタイヤ1、およびベルト層14が5つのパーツから構成される構造(以下、5枚ベルト構造)のベルト層14を有する空気入りタイヤ1について、実際に内圧試験を実行したときのデータが含まれる。4枚ベルト構造では、ベルト層14に0度ベルトが配置されない構造に相当する。5枚ベルト構造構造は、ベルト層14の中央(3B位置)に0度ベルトが配置される構造(図4参照)に相当する。また、図7に示すように、解析部52cが記憶部54から取得するタイヤの成長量(率)のデータには、空気入りタイヤ1のトレット部33のセンター溝21、中間溝22、ショルダー溝23の各部位についての成長量および成長率が含まれる。なお、図7に示すデータは、一例であり、図7に示す例には限定されない。   The analysis unit 52c acquires the tire growth amount (rate) obtained as a result of the tire internal pressure test from the storage unit 54 (step S102). FIG. 7 is a diagram illustrating a data example of a tire growth amount (rate) by a tire internal pressure test. As shown in FIG. 7, the tire growth amount (rate) data acquired by the analysis unit 52c from the storage unit 54 includes a structure in which the belt layer 14 is composed of four parts (hereinafter, a four-belt structure). An internal pressure test was actually performed on the pneumatic tire 1 having the belt layer 14 and the pneumatic tire 1 having the belt layer 14 having a structure in which the belt layer 14 is composed of five parts (hereinafter referred to as five-belt structure). Data of time is included. The four-belt structure corresponds to a structure in which no belt is disposed on the belt layer 14. The five-sheet belt structure structure corresponds to a structure (see FIG. 4) in which a 0-degree belt is disposed at the center (3B position) of the belt layer 14. Further, as shown in FIG. 7, the tire growth amount (rate) data acquired from the storage unit 54 by the analysis unit 52 c includes the center groove 21, the intermediate groove 22, and the shoulder groove of the tort portion 33 of the pneumatic tire 1. The growth amount and growth rate for each of the 23 sites are included. The data shown in FIG. 7 is an example and is not limited to the example shown in FIG.

続いて、解析部52cは、解析対象となる空気入りタイヤ1のベルト層14(図1参照)を構成するパーツが積層された積層板有限要素モデルM3(図3参照)を記憶部54から取得する(ステップS103)。積層板有限要素モデルM3は、モデル作成部52aにより作成される。モデル作成部52aは、記憶部54からベルト層14を構成する各パーツをモデル化するためのデータを読込む。続いて、モデル作成部52aは、記憶部54から読込んだデータを用いて、ベルト層14を構成する各パーツを順に積層してモデル化した後、有限かつ複数の要素に分割することにより、図3に示すような板状の積層板有限要素モデルM3を作成する。   Subsequently, the analysis unit 52c acquires, from the storage unit 54, a laminated plate finite element model M3 (see FIG. 3) in which parts constituting the belt layer 14 (see FIG. 1) of the pneumatic tire 1 to be analyzed are laminated. (Step S103). The laminated plate finite element model M3 is created by the model creation unit 52a. The model creation unit 52 a reads data for modeling each part constituting the belt layer 14 from the storage unit 54. Subsequently, the model creation unit 52a uses the data read from the storage unit 54 to sequentially stack and model the parts constituting the belt layer 14, and then divide the model into a finite number of elements. A plate-like laminated plate finite element model M3 as shown in FIG. 3 is created.

続いて、解析部52cは、積層板有限要素モデルM3の変形解析(シミュレーション)のための境界条件および荷重条件を設定し(ステップS104)、積層板有限要素モデルM3の変形解析(シミュレーション)を実行する(ステップS105)。図8は、積層板有限要素モデルに対して引張荷重を与えるときのイメージを示す図である。図8に示すように、解析部52cは、積層板有限要素モデルM3に所定の引張荷重F1を与えたときの変形解析を実行する。所定の引張荷重F1は、例えば、空気入りタイヤ1の内圧によりベルト層14に加えられることが想定される張力であり、任意の値が適宜設定される。   Subsequently, the analysis unit 52c sets boundary conditions and load conditions for deformation analysis (simulation) of the laminated plate finite element model M3 (step S104), and executes deformation analysis (simulation) of the laminated plate finite element model M3. (Step S105). FIG. 8 is a diagram showing an image when a tensile load is applied to the laminated plate finite element model. As shown in FIG. 8, the analysis unit 52c performs deformation analysis when a predetermined tensile load F1 is applied to the laminated plate finite element model M3. The predetermined tensile load F1 is, for example, a tension assumed to be applied to the belt layer 14 by the internal pressure of the pneumatic tire 1, and an arbitrary value is appropriately set.

続いて、解析部52cは、ステップS105における積層板有限要素モデルM3の変形解析の結果を出力する(ステップS106)。例えば、解析部52cは、積層板有限要素モデルM3に与える所定の引張荷重F1を適宜変更して、引張荷重F1に対応する積層板有限要素モデルM3の伸び(%)などを演算する。伸び(%)は、積層板有限要素モデルM3の全体の長さに対する伸び率の値である。そして、解析部52cは、ステップS102にて取得した実際のタイヤの内圧試験の結果(図7参照)と照らし合わせて、積層板有限要素モデルM3の変形解析の結果の中から、実際のタイヤの内圧試験におけるタイヤの成長量(率)の傾向に合致する解析結果を出力する。   Subsequently, the analysis unit 52c outputs the result of the deformation analysis of the laminated plate finite element model M3 in step S105 (step S106). For example, the analysis unit 52c appropriately changes a predetermined tensile load F1 applied to the laminate finite element model M3, and calculates the elongation (%) of the laminate finite element model M3 corresponding to the tensile load F1. The elongation (%) is a value of the elongation rate with respect to the entire length of the laminated plate finite element model M3. Then, the analysis unit 52c compares the actual tire internal pressure test result obtained in step S102 (see FIG. 7) with the actual tire from the deformation analysis results of the laminated plate finite element model M3. Outputs analysis results that match the tendency of tire growth (rate) in the internal pressure test.

図9は、積層板有限要素モデルに対して引張荷重を与えたときの解析結果の一例を示す図である。図9には、4枚ベルト構造のベルト層に対応する積層板有限要素モデルに作用する荷重(kgf)と荷重による伸び(%)との関係、及び5枚ベルト構造のベルト層に対応する積層板有限要素モデルM3に作用する荷重(kgf)と荷重による伸び(%)との関係を表すグラフを示している。上記の図7に示すように、4枚ベルト構造のベルト層を有する空気入りタイヤ1の内圧試験によれば、ショルダー溝23の成長率は0.48%である。図9に示す4枚ベルト構造のベルト層に対応する積層板有限要素モデルのグラフに対して、ショルダー溝23の成長率0.48%を伸び(%)に当てはめると、対応する荷重は46.30(kgf)となる。さらに、図9に示す5枚ベルト構造のベルト層に対応する積層板有限要素モデルのグラフに対して、荷重46.30(kgf)を当てはめると、伸び(%)は、0.26%となる。さらに、上記の図7に示すように、5枚ベルト構造のベルト層を有する空気入りタイヤ1の内圧試験によれば、ショルダー溝23の成長率は0.27%である。よって、5枚ベルト構造のベルト層を有する空気入りタイヤ1の内圧試験の結果から得られるショルダー溝23の成長率と、5枚ベルト構造のベルト層に対応する積層板有限要素モデルM3の伸び(%)とがほぼ一致する。したがって、解析部52cは、5枚ベルト構造のベルト層に対応する積層板有限要素モデルM3の解析結果として、46.30(kgf)を出力する。すなわち、解析部52cは、空気入りタイヤ1の内圧がベルト層に作用することによりベルト層に加えられることが想定される張力(空気入りタイヤ1の内圧相当の張力)のうち、例えば、5枚ベルト構造のベルト層を有する空気入りタイヤ1のショルダー溝23の成長率に対応する荷重として、46.30(kgf)を出力する。   FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an analysis result when a tensile load is applied to the laminated plate finite element model. FIG. 9 shows the relationship between the load (kgf) acting on the laminated plate finite element model corresponding to the belt layer of the four-belt structure and the elongation (%) due to the load, and the lamination corresponding to the belt layer of the five-belt structure. The graph showing the relationship between the load (kgf) acting on the plate finite element model M3 and the elongation (%) due to the load is shown. As shown in FIG. 7 described above, according to the internal pressure test of the pneumatic tire 1 having a belt layer having a four-belt structure, the growth rate of the shoulder groove 23 is 0.48%. In the graph of the laminated plate finite element model corresponding to the belt layer having the four-belt structure shown in FIG. 30 (kgf). Furthermore, when a load of 46.30 (kgf) is applied to the graph of the laminated plate finite element model corresponding to the belt layer of the five-belt structure shown in FIG. 9, the elongation (%) becomes 0.26%. . Furthermore, as shown in FIG. 7 described above, according to the internal pressure test of the pneumatic tire 1 having the belt layer of the five-belt structure, the growth rate of the shoulder groove 23 is 0.27%. Therefore, the growth rate of the shoulder groove 23 obtained from the result of the internal pressure test of the pneumatic tire 1 having the belt layer of the five-belt structure and the elongation of the laminated plate finite element model M3 corresponding to the belt layer of the five-belt structure ( %) Is almost the same. Therefore, the analysis unit 52c outputs 46.30 (kgf) as the analysis result of the laminated plate finite element model M3 corresponding to the belt layer of the five-belt structure. That is, the analysis unit 52c includes, for example, 5 pieces of tension (tension corresponding to the internal pressure of the pneumatic tire 1) assumed to be applied to the belt layer when the internal pressure of the pneumatic tire 1 acts on the belt layer. 46.30 (kgf) is output as a load corresponding to the growth rate of the shoulder groove 23 of the pneumatic tire 1 having the belt layer of the belt structure.

解析部52cは、同様の方法により、空気入りタイヤ1のトレット部33が有するセンター溝21の成長率に対応する荷重、および空気入りタイヤ1のトレット部33が有する中間溝22の成長率に対応する荷重を出力できる。例えば、解析部52cは、図9に示す積層板有限要素モデルM3の解析結果と、図7に示す空気入りタイヤ1の内圧試験の結果とに基づいて、5枚ベルト構造のベルト層を有する空気入りタイヤ1のセンター溝21の成長率に対応する荷重として、27.90(kgf)を出力する。また、解析部52cは、図9に示す積層板有限要素モデルM3の解析結果と、図7に示す空気入りタイヤ1の内圧試験の結果とに基づいて、5枚ベルト構造のベルト層を有する空気入りタイヤ1の中間溝22の成長率に対応する荷重として、40.49(kgf)を出力する。   The analysis part 52c respond | corresponds to the growth rate of the intermediate groove | channel 22 which the load corresponding to the growth rate of the center groove | channel 21 which the tire part 33 of the pneumatic tire 1 has, and the trough part 33 of the pneumatic tire 1 by the same method. Can output the load. For example, the analysis unit 52c is an air having a belt layer having a five-belt structure based on the analysis result of the laminated plate finite element model M3 shown in FIG. 9 and the result of the internal pressure test of the pneumatic tire 1 shown in FIG. 27.90 (kgf) is output as a load corresponding to the growth rate of the center groove 21 of the entering tire 1. Moreover, the analysis part 52c is the air which has a belt layer of a 5-sheet belt structure based on the analysis result of the laminated sheet finite element model M3 shown in FIG. 9, and the result of the internal pressure test of the pneumatic tire 1 shown in FIG. 40.49 (kgf) is output as a load corresponding to the growth rate of the intermediate groove 22 of the entering tire 1.

続いて、解析部52cは、図6に示すように、タイヤ全体の有限要素モデルを記憶部54から取得し(ステップS107a)、境界条件及び荷重条件を設定する(ステップS107b)。境界条件および荷重条件を設定した後、解析部52cは、タイヤ全体の有限要素モデルの接地変形解析を実行する(ステップS107c)。そして、解析部52cは、ステップS107cにおける接地変形解析の解析結果を出力する(ステップS107d)。ステップS107dでは、空気入りタイヤ1の接地時にベルト層14に加えられることが想定される張力が得られる。なお、ステップS107dでは、空気入りタイヤ1の接地時にベルト層14に加えられることが想定される張力として、空気入りタイヤ1の部位ごと、例えば、トレット部33のセンター溝21、中間溝22、ショルダー溝23の各部位に対応する張力が得られる。   Subsequently, as shown in FIG. 6, the analysis unit 52c acquires a finite element model of the entire tire from the storage unit 54 (step S107a), and sets boundary conditions and load conditions (step S107b). After setting the boundary condition and the load condition, the analysis unit 52c performs a ground deformation analysis of the finite element model of the entire tire (step S107c). And the analysis part 52c outputs the analysis result of the ground deformation analysis in step S107c (step S107d). In step S107d, a tension that is assumed to be applied to the belt layer 14 when the pneumatic tire 1 is grounded is obtained. In step S107d, as the tension that is assumed to be applied to the belt layer 14 when the pneumatic tire 1 is grounded, for each part of the pneumatic tire 1, for example, the center groove 21, the intermediate groove 22, the shoulder, A tension corresponding to each part of the groove 23 is obtained.

また、解析部52cは、解析対象となる空気入りタイヤ1のベルト層14を構成するパーツが積層された積層板有限要素モデルM3を記憶部54から取得し(ステップS108a)、境界条件及び荷重条件を仮設定する(ステップS108b)。ステップ108bにおいて、解析部52cが仮設定する荷重条件には、所定の引張荷重および所定の3点曲げ荷重が含まれる。なお、解析部52cが仮設定する荷重条件のうち、所定の引張荷重は、上記ステップS106の変形解析の結果として出力される荷重の値に相当する。   Further, the analysis unit 52c acquires the laminated plate finite element model M3 in which the parts constituting the belt layer 14 of the pneumatic tire 1 to be analyzed are stacked from the storage unit 54 (step S108a), and boundary conditions and load conditions Is temporarily set (step S108b). In step 108b, the load condition temporarily set by the analysis unit 52c includes a predetermined tensile load and a predetermined three-point bending load. Of the load conditions temporarily set by the analysis unit 52c, a predetermined tensile load corresponds to a load value output as a result of the deformation analysis in step S106.

境界条件及び荷重条件を仮設定後、解析部52cは、所定の引張荷重および所定の3点曲げ荷重による積層板有限要素モデルM3の仮変形解析を実行する(ステップS108c)。ステップS108cにおける仮変形解析は、空気入りタイヤ1の部位ごと、例えば、トレット部33のセンター溝21、中間溝22、ショルダー溝23の各部位について実行してもよいし、ある特定の部位のみについて実行してもよい。   After temporarily setting the boundary condition and the load condition, the analysis unit 52c executes a temporary deformation analysis of the laminated plate finite element model M3 with a predetermined tensile load and a predetermined three-point bending load (step S108c). The temporary deformation analysis in step S108c may be performed for each part of the pneumatic tire 1, for example, each part of the center groove 21, the intermediate groove 22, and the shoulder groove 23 of the tort portion 33, or only for a specific part. May be executed.

図10は、積層板有限要素モデルに対して引張荷重および3点曲げ荷重を与えるときのイメージを示す図である。図10に示すように、解析部52cは、積層板有限要素モデルM3に所定の引張荷重F1および所定の3点曲げ荷重F2を与えたときの変形解析を実行する。所定の引張荷重F1は、空気入りタイヤ1の内圧の作用によりベルト層14に加えられることが想定される張力であり、上記ステップS106にて出力される変形解析の結果に対応する。例えば、ショルダー溝23に対応する解析を実行する場合には、所定の引張荷重F1として、46.30(kgf)を設定する。所定の3点曲げ荷重F2は、空気入りタイヤ1が接地したときに空気入りタイヤ1に作用する接地荷重(押し込み荷重)によりベルト層14に加えられることが想定される張力であり、解析部52cにより、適宜、任意の値が仮設定される。また、解析部52cは、空気入りタイヤ1が接地した時にベルト層14に作用する荷重の状況に合わせて、例えば、図10に示すように、積層板有限要素モデルM3の一端を固定し、所定の引張荷重F1を加えた状態で、所定の3点曲げ荷重F2を加えたときの積層板有限要素モデルM3の変形を解析する。さらに、所定の3点曲げ荷重F2を加える際には、図10に示すように、3点曲げを実行するための支点間の距離Hを設定する。距離Hとしては、例えば、10mmから1500mm、好ましくは、20〜300mmとすればよく、本実施形態では、50mmに設定する。ステップS108cにおいて、解析部52cが実行する仮変形解析は、ステップS107cにて実行されるタイヤ全体の有限要素モデルの接地変形解析に対応する解析を、積層板有限要素モデルM3で実現するためのものである。積層板有限要素モデルM3の変形解析では、空気入りタイヤ1の接地時におけるベルト層14に加えられる力を、空気入りタイヤ1の内圧による引張荷重と空気入りタイヤ1の接地荷重による3点曲げ荷重とに基づいて再現する(図10参照)。   FIG. 10 is a diagram showing an image when a tensile load and a three-point bending load are applied to the laminated plate finite element model. As shown in FIG. 10, the analysis unit 52c performs deformation analysis when a predetermined tensile load F1 and a predetermined three-point bending load F2 are applied to the laminated plate finite element model M3. The predetermined tensile load F1 is a tension assumed to be applied to the belt layer 14 by the action of the internal pressure of the pneumatic tire 1, and corresponds to the result of the deformation analysis output in step S106. For example, when the analysis corresponding to the shoulder groove 23 is executed, 46.30 (kgf) is set as the predetermined tensile load F1. The predetermined three-point bending load F2 is a tension that is assumed to be applied to the belt layer 14 by a grounding load (pushing load) that acts on the pneumatic tire 1 when the pneumatic tire 1 is grounded, and the analysis unit 52c. Thus, an arbitrary value is temporarily set as appropriate. Further, the analysis unit 52c fixes one end of the laminated plate finite element model M3, for example, as shown in FIG. 10 in accordance with the state of the load acting on the belt layer 14 when the pneumatic tire 1 is grounded. The deformation of the laminate finite element model M3 when a predetermined three-point bending load F2 is applied in a state where the tensile load F1 is applied is analyzed. Furthermore, when a predetermined three-point bending load F2 is applied, a distance H between fulcrums for performing the three-point bending is set as shown in FIG. The distance H may be set to, for example, 10 mm to 1500 mm, preferably 20 to 300 mm, and is set to 50 mm in this embodiment. In step S108c, the temporary deformation analysis performed by the analysis unit 52c is for realizing, in the laminated plate finite element model M3, the analysis corresponding to the ground deformation analysis of the finite element model of the entire tire performed in step S107c. It is. In the deformation analysis of the laminated plate finite element model M3, the force applied to the belt layer 14 when the pneumatic tire 1 is grounded is expressed by a three-point bending load due to the tensile load due to the internal pressure of the pneumatic tire 1 and the ground load of the pneumatic tire 1. (See FIG. 10).

そして、解析部52cは、ステップS108cにおける仮変形解析の解析結果を出力する(ステップS108d)。ステップS108dでは、空気入りタイヤ1の接地時にベルト層14に加えられることが想定される張力(内圧による張力および接地荷重によりベルト層14に加えられる張力)が得られる。   And the analysis part 52c outputs the analysis result of the temporary deformation | transformation analysis in step S108c (step S108d). In step S108d, the tension (the tension due to the internal pressure and the tension applied to the belt layer 14 due to the ground load) that is assumed to be applied to the belt layer 14 when the pneumatic tire 1 is grounded is obtained.

ステップS107dの解析結果およびステップS108dの解析結果が出力されると、解析部52cは、ステップS107dの解析結果により得られるタイヤ接地時のベルト層14の張力と、ステップS108dの解析結果により得られるタイヤ接地時のベルト層14の張力とが一致するか否かを判定する(ステップS109)。ステップS109では、解析部52cにより、積層板有限要素モデルM3を用いたタイヤ接地時の解析を行うために、タイヤ全体の有限要素モデルを用いた空気入りタイヤ1の接地時の解析により得られるベルト層14の張力と、積層板有限要素モデルM3を用いた仮変形解析により得られるベルト層14の張力との合わせ込みが行われる。すなわち、ステップS109は、積層板有限要素モデルM3を用いたタイヤ接地時の解析を行うときに、タイヤ接地時にベルト層14に加えられる張力として設定すべき値を導出する処理である。   When the analysis result of step S107d and the analysis result of step S108d are output, the analysis unit 52c causes the tire tension obtained from the tension of the belt layer 14 at the time of tire contact obtained from the analysis result of step S107d and the analysis result of step S108d. It is determined whether or not the tension of the belt layer 14 at the time of grounding matches (step S109). In step S109, in order to perform analysis at the time of tire contact using the laminated plate finite element model M3 by the analysis unit 52c, a belt obtained by analysis at the time of contact of the pneumatic tire 1 using a finite element model of the entire tire. The tension of the layer 14 and the tension of the belt layer 14 obtained by temporary deformation analysis using the laminated plate finite element model M3 are combined. That is, step S109 is processing for deriving a value to be set as the tension applied to the belt layer 14 at the time of tire contact when performing analysis at the time of tire contact using the laminated plate finite element model M3.

判定の結果、ステップS107dの解析結果により得られるタイヤ接地時のベルト層14の張力と、ステップS108dの解析結果により得られるタイヤ接地時のベルト層14の張力とが一致しない場合には(ステップS109、No)、解析部52cは、ステップS108bで仮設定した荷重条件(3点曲げ荷重)を修正する(ステップS110)。荷重条件(3点曲げ荷重)を修正後、解析部52cは、上記ステップS108bに戻って、ステップS108b〜ステップS109までの処理を再実行する。   As a result of the determination, when the tension of the belt layer 14 at the time of tire contact obtained from the analysis result of step S107d does not match the tension of the belt layer 14 at the time of tire contact obtained from the analysis result of step S108d (step S109). No), the analysis unit 52c corrects the load condition (three-point bending load) temporarily set in step S108b (step S110). After correcting the load condition (three-point bending load), the analysis unit 52c returns to step S108b and re-executes the processing from step S108b to step S109.

ステップS109において、判定の結果、ステップS107dの解析結果により得られるタイヤ接地時のベルト層14の張力と、ステップS108dの解析結果により得られるタイヤ接地時のベルト層14の張力とが一致する場合には(ステップS109、Yes)、解析部52cは、積層板有限要素モデルM3の変形解析のための荷重条件を最終決定する(ステップS111)。   In step S109, as a result of the determination, when the tension of the belt layer 14 at the time of tire contact obtained from the analysis result of step S107d matches the tension of the belt layer 14 at the time of tire contact obtained from the analysis result of step S108d. (Step S109, Yes), the analysis unit 52c finally determines a load condition for deformation analysis of the laminated plate finite element model M3 (Step S111).

荷重条件の最終決定後、解析部52cは、積層板有限要素モデルM3の変形解析(層間歪の解析)を実行する(ステップS112)。解析部52cは、積層板有限要素モデルM3における0度ベルトの配置位置を適宜変更し、0度ベルトの配置位置ごとの層間歪を解析する。そして、解析部52cは、ステップS112における解析結果を出力し(ステップS113)、図5及び図6に示す処理手順を終了する。   After the final determination of the load condition, the analysis unit 52c executes deformation analysis (interlayer strain analysis) of the laminated plate finite element model M3 (step S112). The analysis unit 52c appropriately changes the arrangement position of the 0 degree belt in the laminated plate finite element model M3, and analyzes the interlayer strain for each arrangement position of the 0 degree belt. And the analysis part 52c outputs the analysis result in step S112 (step S113), and complete | finishes the process sequence shown in FIG.5 and FIG.6.

上記積層板有限要素モデルM3(図3参照)やタイヤ全体の有限要素モデルは、有限要素法や有限差分法等の数値解析手法を用いて変形解析などを行うために用いるモデルである。例えば、本実施形態では、積層板有限要素モデルM3やタイヤ全体の有限要素モデルの変形解析(図5及び図6など)などに有限要素法(FEM:Finite Element Method)を使用する。このため、積層板有限要素モデルM3やタイヤ全体の有限要素モデルは、有限要素法に基づいて作成される。有限要素法は、構造解析に適した解析手法なので、特にタイヤのような構造体に対して好適に適用できる。本実施形態における変形解析(図5及び図6など)などに適用できる解析手法は有限要素法に限られず、有限差分法(FDM:Finite Difference Method)や、境界要素法(BEM:Boundary Element Method)等も使用できる。また、境界条件等によって最も適当な解析手法を選択し、又は複数の解析手法を組み合わせて使用することもできる。   The laminated plate finite element model M3 (see FIG. 3) and the finite element model of the entire tire are models used for performing deformation analysis using a numerical analysis method such as a finite element method or a finite difference method. For example, in the present embodiment, a finite element method (FEM: Finite Element Method) is used for deformation analysis (such as FIGS. 5 and 6) of the finite element model M3 of the laminated plate or the entire tire. For this reason, the laminated plate finite element model M3 and the finite element model of the entire tire are created based on the finite element method. Since the finite element method is an analysis technique suitable for structural analysis, it can be suitably applied particularly to a structure such as a tire. The analysis method applicable to the deformation analysis (FIGS. 5 and 6 and the like) in the present embodiment is not limited to the finite element method, but is a finite difference method (FDM), a boundary element method (BEM), or a boundary element method (BEM). Etc. can also be used. Further, the most appropriate analysis method can be selected according to the boundary condition or the like, or a plurality of analysis methods can be used in combination.

上記積層板有限要素モデルM3(図3参照)やタイヤ全体の有限要素モデルは、複数かつ有限個の要素に分割される。複数の要素は、それぞれ複数の節点で構成され、例えば、3次元形状の解析モデルとなる。タイヤモデルが有する要素は、例えば、3次元体では、四面体ソリッド要素、五面体ソリッド要素、六面体ソリッド要素等のソリッド要素や三角形シェル要素、四角形シェル要素等のシェル要素、面要素等、コンピュータで取り扱い得る要素とすることが望ましい。このようにして分割された要素は、解析の過程においては、3次元モデルでは3次元座標や円筒座標を用いて逐一特定される。   The laminated plate finite element model M3 (see FIG. 3) and the finite element model of the entire tire are divided into a plurality of finite elements. Each of the plurality of elements is composed of a plurality of nodes, and becomes, for example, an analysis model having a three-dimensional shape. For example, in the case of a three-dimensional body, the tire model has a solid element such as a tetrahedral solid element, a pentahedral solid element, a hexahedral solid element, a triangular shell element, a shell element such as a quadrangular shell element, a plane element, etc. It is desirable to make it an element that can be handled. In the process of analysis, the elements divided in this way are identified one by one using three-dimensional coordinates and cylindrical coordinates in the three-dimensional model.

図11〜図15を参照しつつ、本実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法により得られる解析結果について説明する。   The analysis results obtained by the tire simulation method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図11は、5枚ベルト構造のベルト層14に対応する積層板有限要素モデルM3の変形解析の結果と、5枚ベルト構造のベルト層14を有する空気入りタイヤ1の実験結果とを比較する図である。図11に示すように、5枚ベルト構造のベルト層14を有する空気入りタイヤ1の内圧試験の結果から得られるセンター溝、中間溝、ショルダー溝の成長率と、5枚ベルト構造のベルト層に対応する積層板有限要素モデルM3の伸び(%)とがほぼ一致するという結果が得られた。すなわち、ベルト層14に対応する積層板有限要素モデルM3の変形解析により、空気入りタイヤ1の内圧成長を計測するための試験と同等の解析結果を得ることができる。このようなことから、本実施形態によれば、簡便かつ精度の良い空気入りタイヤ1の性能解析を実現できる。   FIG. 11 is a diagram comparing the result of deformation analysis of the laminated plate finite element model M3 corresponding to the belt layer 14 having the five-belt structure and the experimental result of the pneumatic tire 1 having the belt layer 14 having the five-belt structure. It is. As shown in FIG. 11, the growth rate of the center groove, the intermediate groove, and the shoulder groove obtained from the result of the internal pressure test of the pneumatic tire 1 having the belt layer 14 of the five-belt structure, and the belt layer of the five-belt structure The result was that the elongation (%) of the corresponding laminated plate finite element model M3 almost coincided. That is, the analysis result equivalent to the test for measuring the internal pressure growth of the pneumatic tire 1 can be obtained by the deformation analysis of the laminated plate finite element model M3 corresponding to the belt layer 14. For this reason, according to the present embodiment, it is possible to realize simple and accurate performance analysis of the pneumatic tire 1.

図12は、空気入りタイヤ1の走行実験の結果と、積層板有限要素モデルM3の変形解析の結果得られるベルト層14の層間歪の解析結果との相関関係を0度ベルトの配置位置ごとに示す図である。図12では、例えば、5枚ベルト構造D1〜D3に対応する走行距離および層間歪の値を、4枚ベルト構造に対応する値を「100」としたときのインデックスで表している。図12には、4枚ベルト構造、5枚ベルト構造D3、5枚ベルト構造D2、5枚ベルト構造D1のベルト層14について、走行実験の結果と、層間歪の解析結果との相関関係を示している。上述したように、4枚ベルト構造とは、4つのパーツから構成され、0度ベルトを有さない構造であり、5枚ベルト構造D3とは、5つのパーツから構成され、中央の層(3B位置、図4参照)に0度ベルトが配置される構造である。また、5枚ベルト構造D2とは、5つのパーツから構成され、空気入りタイヤ1の内径側から2番目の層(2B位置、図4参照)に0度ベルトが配置される構造であり、5枚ベルト構造D1構造とは、5つのパーツから構成され、空気入りタイヤ1の最内径の層(1B位置、図4参照)に0度ベルトが配置される構造である。   FIG. 12 shows the correlation between the result of the running test of the pneumatic tire 1 and the analysis result of the interlayer strain of the belt layer 14 obtained as a result of the deformation analysis of the laminated plate finite element model M3 for each 0 degree belt arrangement position. FIG. In FIG. 12, for example, the travel distance and interlayer strain values corresponding to the five-belt structures D1 to D3 are represented by an index when the value corresponding to the four-belt structure is “100”. FIG. 12 shows the correlation between the results of the running experiment and the analysis result of the interlayer strain for the belt layer 14 of the four-belt structure, the five-belt structure D3, the five-belt structure D2, and the five-belt structure D1. ing. As described above, the four-belt structure is composed of four parts and does not have a 0-degree belt, and the five-belt structure D3 is composed of five parts and has a central layer (3B This is a structure in which a 0 degree belt is arranged at the position (see FIG. 4). The five-sheet belt structure D2 is composed of five parts, and is a structure in which a 0-degree belt is arranged on the second layer (2B position, see FIG. 4) from the inner diameter side of the pneumatic tire 1. The sheet belt structure D1 structure is composed of five parts, and is a structure in which a belt of 0 degrees is arranged on the innermost layer (1B position, see FIG. 4) of the pneumatic tire 1.

図12に示すように、空気入りタイヤ1の走行実験では、0度ベルトを含むベルト層14を有する空気入りタイヤ1ほど走行距離が長く、層間歪が少ない(耐久性が高い)という結果が得られている。一方、積層板有限要素モデルM3の変形解析では、0度ベルトを含むベルト層14に対応する積層板有限要素モデルM3ほど、層間歪が少ないという結果が得られている。よって、積層板有限要素モデルM3の変形解析により、0度ベルトを有する空気入りタイヤ1ほど耐久性が高いという実情に合致する傾向が再現されている。   As shown in FIG. 12, in the running experiment of the pneumatic tire 1, the pneumatic tire 1 having the belt layer 14 including the 0 degree belt has a longer traveling distance and less interlayer distortion (high durability). It has been. On the other hand, in the deformation analysis of the laminated plate finite element model M3, a result is obtained that the interlayer finite element model M3 corresponding to the belt layer 14 including the 0 degree belt has less interlayer strain. Therefore, a tendency that matches the actual situation that the pneumatic tire 1 having the 0 degree belt has higher durability is reproduced by the deformation analysis of the laminated plate finite element model M3.

また、図12に示すように、積層板有限要素モデルM3の変形解析では、0度ベルトの配置位置ごとの層間歪が得られる。図12に示す例では、5枚ベルト構造D1のベルト層14が、5枚ベルト構造D3あるいは5枚ベルト構造D2を有するベルト層14によりも層間歪が最も少なく、耐久性も高いことが分かる。このように、積層板有限要素モデルM3の変形解析により、0度ベルトの配置位置の違いによる空気入りタイヤ1の耐久性の違いを解析することができる。   Also, as shown in FIG. 12, in the deformation analysis of the laminated plate finite element model M3, an interlayer strain is obtained for each 0-degree belt arrangement position. In the example shown in FIG. 12, it can be seen that the belt layer 14 of the five-belt structure D1 has the least interlayer strain and high durability as compared with the belt layer 14 having the five-belt structure D3 or the five-belt structure D2. As described above, by the deformation analysis of the laminated plate finite element model M3, it is possible to analyze the difference in durability of the pneumatic tire 1 due to the difference in the arrangement position of the 0 degree belt.

本実施形態では、ベルト層14を構成するパーツを積層した積層板有限要素モデルM3を用いて、空気入りタイヤ1の接地時のベルト層における層間歪の解析を行うので、空気入りタイヤ1全体の有限要素モデルを用いて解析を行うよりも、解析に必要なデータ量を大幅に削減できる。また、上述してきたように、空気入りタイヤ1の接地時の層間歪(空気入りタイヤ1の耐久性)の傾向を良好に再現することができる。このようなことから、本実施形態によれば、負担を軽減しつつ、簡便かつ精度の良いタイヤの性能解析を実現できる。   In the present embodiment, the interlayer finite element model M3 in which the parts constituting the belt layer 14 are laminated is used to analyze the interlayer strain in the belt layer when the pneumatic tire 1 is in contact with the ground. Compared to analysis using a finite element model, the amount of data required for analysis can be greatly reduced. In addition, as described above, the tendency of the interlayer distortion (durability of the pneumatic tire 1) at the time of contact of the pneumatic tire 1 can be reproduced well. For this reason, according to the present embodiment, it is possible to realize a simple and accurate tire performance analysis while reducing the burden.

図13は、本実施形態に係る引張荷重および3点曲げ荷重による解析結果と従来の3点曲げによる解析結果とを比較する図である。図13では、例えば、5枚ベルト構造D1〜D3に対応する層間歪の値を、4枚ベルト構造に対応する値を「100」としたときのインデックスで表している。図14は、本実施形態に係る引張荷重および3点曲げ荷重による積層板有限要素モデルの変形例を示す図である。図15は、従来の3点曲げ方法による積層板有限要素モデルの変形例を示す図である。なお、従来の3点曲げ試験については、例えば、特許第4822711号公報などに開示されている。   FIG. 13 is a diagram comparing the analysis result by the tensile load and the three-point bending load according to the present embodiment and the analysis result by the conventional three-point bending. In FIG. 13, for example, the value of the interlayer strain corresponding to the five-belt structure D1 to D3 is represented by an index when the value corresponding to the four-belt structure is set to “100”. FIG. 14 is a view showing a modified example of the laminate finite element model by the tensile load and the three-point bending load according to the present embodiment. FIG. 15 is a diagram showing a modified example of the laminated plate finite element model by the conventional three-point bending method. Note that the conventional three-point bending test is disclosed in, for example, Japanese Patent No. 4822711.

本実施形態に係る引張および3点曲げによる変形解析では、例えば、図14に示すように、4枚ベルト構造、5枚ベルト構造D3、5枚ベルト構造D2、5枚ベルト構造D1のベルト層14に対応する各積層板有限要素モデルに対して、一端を固定した状態で引張荷重および3点曲げ荷重を与えたときの変形解析を実施する。一方、比較例となる従来の3点曲げ方法を用いた変形解析では、例えば、図15に示すように、4枚ベルト構造、5枚ベルト構造D3、5枚ベルト構造D2、5枚ベルト構造D1のベルト層14に対応する各積層板有限要素モデルに対して、両端を固定しない状態で、3点曲げ荷重のみを与えたときの変形解析を実施する。その結果、図13に示すように、本実施形態に係る引張および3点曲げによる変形解析では、0度ベルトを有するモデルほど、層間歪が少ないという結果が得られている。この結果は、図12に示す例と同様に、ベルト層14が0度ベルトを有するほど、耐久性が高いという実情に合致する傾向が良好に再現されている。一方で、図13に示すように、比較例となる従来の3点曲げ方法を用いた変形解析では、0度ベルトを有しないベルト層14の方が、0度ベルトを有するベルト層14よりも層間歪が少ないという結果となり、ベルト層14が0度ベルトを有するほど、耐久性が高いという実情に合致する傾向を再現できていない。このようなことから、本実施形態では、引張および3点曲げによる変形解析により、ベルト層14が0度ベルトを有するほど、耐久性が高いという実情に合致した解析を実現できる。   In the deformation analysis by tension and three-point bending according to the present embodiment, for example, as shown in FIG. 14, the belt layer 14 of the four-belt structure, the five-belt structure D3, the five-belt structure D2, and the five-belt structure D1. Deformation analysis when a tensile load and a three-point bending load are applied with one end fixed to each laminated plate finite element model corresponding to is performed. On the other hand, in the deformation analysis using the conventional three-point bending method as a comparative example, for example, as shown in FIG. 15, a four-belt structure, a five-belt structure D3, a five-belt structure D2, and a five-belt structure D1. For each laminated plate finite element model corresponding to the belt layer 14, deformation analysis is performed when only a three-point bending load is applied without fixing both ends. As a result, as shown in FIG. 13, in the deformation analysis by tension and three-point bending according to the present embodiment, a result is obtained that the model having the 0 degree belt has less interlayer strain. Similar to the example shown in FIG. 12, the result is a good reproduction of the tendency to match the actual situation that the durability is higher as the belt layer 14 has a 0 degree belt. On the other hand, as shown in FIG. 13, in the deformation analysis using the conventional three-point bending method as a comparative example, the belt layer 14 that does not have the 0 degree belt is more than the belt layer 14 that has the 0 degree belt. As a result, the inter-layer strain is small, and the tendency that the durability is so high that the belt layer 14 has the 0 degree belt cannot be reproduced. For this reason, in the present embodiment, it is possible to realize an analysis that conforms to the fact that the higher the belt layer 14 has a 0 degree belt, the higher the durability, by deformation analysis by tension and three-point bending.

また、本実施形態では、ベルト層14を構成するパーツを積層してモデル化した積層板有限要素モデルを用いて、空気入りタイヤ1の内圧成長およびベルト層14の層間歪(空気入りタイヤ1の耐久性)などを、簡便かつ精度良く再現するタイヤのシミュレーション方法について説明した。しかしながら、ベルト層14を構成するパーツをモデル化する場合に限定されるものではなく、空気入りタイヤ1を構成するベルト層14以外のパーツを積層したモデルを作成し、空気入りタイヤ1の内圧成長や耐久性などを解析に利用してもよい。また、空気入りタイヤ1以外でも、複数の材料を組合せて生成される製品に、本実施形態に係る解析の方法を適用してもよい。   Further, in the present embodiment, by using a laminated plate finite element model in which the parts constituting the belt layer 14 are stacked and modeled, internal pressure growth of the pneumatic tire 1 and interlayer strain of the belt layer 14 (of the pneumatic tire 1). The tire simulation method for easily and accurately reproducing the durability) has been described. However, the present invention is not limited to modeling the parts constituting the belt layer 14, and a model in which parts other than the belt layer 14 constituting the pneumatic tire 1 are laminated is created to increase the internal pressure of the pneumatic tire 1. And durability may be used for analysis. In addition to the pneumatic tire 1, the analysis method according to the present embodiment may be applied to a product generated by combining a plurality of materials.

また、本実施形態では、解析装置50が、タイヤのシミュレーションにより得られる解析結果として、例えば、ベルト層14の層間歪のデータを出力でき、これにより、空気入りタイヤ1の耐久性の評価が可能となる結果、タイヤ特性の評価に寄与できる。層間歪を小さくすることで耐久性に優れたタイヤの設計が可能となる。また、積層板モデルの引張解析では成長量が計算でき、これにより、タイヤの偏摩耗性の評価が可能となる。トレッドのセンター部、ショルダー部、それらの間の中間部の成長を小さく、かつ、均一にすることで、耐偏摩耗性に優れたタイヤを設計することができる。   Moreover, in this embodiment, the analysis apparatus 50 can output the data of the interlayer distortion of the belt layer 14 as an analysis result obtained by the simulation of the tire, for example, and thereby the durability of the pneumatic tire 1 can be evaluated. As a result, it can contribute to the evaluation of tire characteristics. It is possible to design a tire having excellent durability by reducing the interlayer strain. Further, the growth amount can be calculated by the tensile analysis of the laminated plate model, and thereby, it is possible to evaluate the uneven wear property of the tire. A tire having excellent uneven wear resistance can be designed by making the growth of the center portion, shoulder portion, and intermediate portion between them small and uniform.

なお、本実施形態に係るタイヤのシミュレーションの結果に基づいて、タイヤを製造してもよい。例えば、本実施形態に係るタイヤのシミュレーションの結果により得られるベルト層14の層間歪および成長量のデータに基づいて、ベルト層14のベルト幅、角度、配置、エンド数および材料の応力−歪特性などの設計パラメータを迅速かつ適切に決定し、最適なベルト構造の選択が可能となる。そして、この設計方法に基づいて生成したベルト層14を含むグリーンタイヤを生成することによりタイヤを製造する。   In addition, you may manufacture a tire based on the result of the simulation of the tire which concerns on this embodiment. For example, the belt width, angle, arrangement, number of ends, and stress-strain characteristics of the material of the belt layer 14 based on the interlayer strain and growth amount data of the belt layer 14 obtained as a result of the simulation of the tire according to the present embodiment. Thus, it is possible to quickly and appropriately determine design parameters such as and to select an optimal belt structure. And a tire is manufactured by producing | generating the green tire containing the belt layer 14 produced | generated based on this design method.

1 空気入りタイヤ
50 解析装置
51 入出力装置
52 処理部
52a モデル作成部
52b 条件設定部
52c 解析部
54 記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pneumatic tire 50 Analysis apparatus 51 Input / output device 52 Processing part 52a Model preparation part 52b Condition setting part 52c Analysis part 54 Storage part

Claims (8)

コンピュータがタイヤの解析を行うタイヤのシミュレーション方法であって、
前記コンピュータが、
前記タイヤを構成する複数のパーツを積層して有限かつ複数の要素に分割した前記タイヤの解析用モデルに対して、所定の引張荷重および所定の3点曲げ荷重を与えたときの解析を行うステップと
を実行することを特徴とするタイヤのシミュレーション方法。
A tire simulation method in which a computer analyzes a tire,
The computer is
A step of performing analysis when a predetermined tensile load and a predetermined three-point bending load are applied to the tire analysis model in which a plurality of parts constituting the tire are stacked and divided into a plurality of finite elements. And a tire simulation method, wherein
前記解析用モデルが、
前記タイヤのベルト層を構成するパーツを積層して有限かつ複数の要素に分割したモデルであることを特徴とする請求項1に記載のタイヤのシミュレーション方法。
The analysis model is
The tire simulation method according to claim 1, wherein the tire is a model in which parts constituting the belt layer of the tire are stacked and divided into a finite number of elements.
前記コンピュータにより実行される前記解析を行うステップにおいて、前記解析用モデルに対して与えられる前記所定の引張荷重は、充填される空気による前記タイヤの内圧により前記ベルト層に加えられる張力に相当し、前記解析用モデルに対して与えられる所定の3点曲げ荷重は、接地時に前記タイヤに作用する接地荷重により前記ベルト層に加えられる張力に相当することを特徴とする請求項2に記載のタイヤのシミュレーション方法。   In the step of performing the analysis executed by the computer, the predetermined tensile load given to the analysis model corresponds to a tension applied to the belt layer by an internal pressure of the tire due to filled air, 3. The tire according to claim 2, wherein the predetermined three-point bending load applied to the analytical model corresponds to a tension applied to the belt layer by a ground load acting on the tire at the time of ground contact. Simulation method. 前記コンピュータが、
前記解析を行うステップにおいて、前記タイヤに空気を充填する試験を行って前記タイヤの所定部位ごとの成長率を実測した結果に基づいて前記所定の引張荷重の値を決定することを特徴とする請求項3に記載のタイヤのシミュレーション方法。
The computer is
The step of performing the analysis includes determining a value of the predetermined tensile load based on a result of measuring a growth rate for each predetermined portion of the tire by performing a test for filling the tire with air. Item 4. The tire simulation method according to Item 3.
前記コンピュータが、
前記解析を行うステップにおいて、前記タイヤの全体モデルを用いて前記タイヤが接地したときに前記ベルト層に加えられる荷重の計算結果に基づいて、前記所定の3点曲げ荷重の値を決定することを特徴とする請求項4に記載のタイヤのシミュレーション方法。
The computer is
In the step of performing the analysis, determining a value of the predetermined three-point bending load based on a calculation result of a load applied to the belt layer when the tire contacts the ground using the entire tire model. The tire simulation method according to claim 4, wherein:
コンピュータにより実行されるタイヤの解析結果に基づいて、タイヤ特性を評価するタイヤ特性の評価方法であって、
前記コンピュータが、
前記タイヤのベルト層を構成するパーツを積層して有限かつ複数の要素に分割した前記タイヤの解析用モデルに対して、所定の引張荷重および所定の3点曲げ荷重を与えたときの解析を行うステップと、
前記解析により得られる前記ベルト層の層間歪のデータを出力するステップと
を実行することを特徴とするタイヤ特性の評価方法。
A tire characteristic evaluation method for evaluating tire characteristics based on tire analysis results executed by a computer,
The computer is
Analysis is performed when a predetermined tensile load and a predetermined three-point bending load are applied to the tire analysis model in which the parts constituting the belt layer of the tire are stacked and divided into a plurality of finite elements. Steps,
Outputting the inter-layer strain data of the belt layer obtained by the analysis. A method for evaluating tire characteristics, comprising:
タイヤを製造するタイヤの製造方法であって、
コンピュータに、前記タイヤのベルト層を構成するパーツを積層して有限かつ複数の要素に分割した前記タイヤの解析用モデルに対して、所定の引張荷重および所定の3点曲げ荷重を与えたときの解析を実行させるステップと、
前記解析により得られる前記ベルト層の層間歪のデータに基づいて、前記ベルト層の設計方法を決定するステップと、
前記設計方法に従って生成したベルト層を含むグリーンタイヤを生成するステップと
を含むことを特徴とするタイヤの製造方法。
A tire manufacturing method for manufacturing a tire, comprising:
When a predetermined tensile load and a predetermined three-point bending load are applied to the tire analysis model obtained by laminating the parts constituting the belt layer of the tire and dividing the computer into a finite number of elements. Performing the analysis; and
Determining a design method of the belt layer based on data of interlayer strain of the belt layer obtained by the analysis;
Generating a green tire including a belt layer generated according to the design method.
請求項7に記載のタイヤの製造方法により製造されることを特徴とする空気入りタイヤ。   A pneumatic tire manufactured by the tire manufacturing method according to claim 7.
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