JP2016034775A - Method, apparatus and program for calculating force variation of tire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等の車両に使用されるタイヤのユニフォミティ（フォースバリエーション）をコンピュータを用いて算出する方法、装置及びコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to a method, an apparatus, and a computer program for calculating the uniformity (force variation) of a tire used in a vehicle such as an automobile using a computer.
タイヤは、理想的には、一定荷重を加えて回転させたときに、回転軸に作用する反力の変動（以下、ＦＶ：フォースバリエーションと表記する場合がある）が一定であることが好ましい。そのためには、内部の剛性、寸法、質量分布などがタイヤの全周において均一であることが望まれる。タイヤは、ゴム、繊維コード、スチールコード等から構成される複合材料構造物であり、タイヤの構造上及び製造工程の面から、タイヤの周上における質量分布の不均一性を完全に排除することが困難である。 Ideally, the tire preferably has a constant reaction force fluctuation (hereinafter referred to as FV: sometimes referred to as force variation) acting on the rotating shaft when the tire is rotated by applying a constant load. For this purpose, it is desired that the internal rigidity, dimensions, mass distribution, and the like are uniform over the entire circumference of the tire. A tire is a composite material structure composed of rubber, fiber cords, steel cords, etc., and completely eliminates the non-uniformity of mass distribution on the tire circumference in terms of tire structure and manufacturing process. Is difficult.
これらの不均一性に起因して車体振動や騒音が発生することから、タイヤの回転軸に発生するＦＶを、製作コストの要する実タイヤによる測定ではなく、コンピュータを用いて算出可能であることが求められる。 Since vehicle vibration and noise are generated due to these non-uniformities, FV generated on the rotating shaft of the tire can be calculated using a computer, not by measurement with an actual tire that requires manufacturing costs. Desired.
特許文献１には、有限要素法（ＦＥＭ：Finite Element Method）を用いた数値解析をコンピュータで実行し、ユニフォミティを算出することが開示されている。同文献では、タイヤ周方向に不均一性を有するタイヤモデルに対して動的陽解法を用いて解析を実施することが記載されている。 Patent Document 1 discloses that a numerical analysis using a finite element method (FEM) is executed by a computer to calculate uniformity. This document describes that an analysis is performed using a dynamic explicit method on a tire model having nonuniformity in the tire circumferential direction.
特許文献２には、有限要素法（ＦＥＭ：Finite Element Method）を用いた数値解析をコンピュータで実行し、タイヤモデルの変形挙動を算出することが開示されている。同文献では、タイヤ周方向に不均一性を有するタイヤモデルの生成方法と、タイヤ挙動を静的に再現する静的陰解法を用いることができる旨の記載がある。 Patent Document 2 discloses that a numerical analysis using a finite element method (FEM) is executed by a computer to calculate the deformation behavior of the tire model. In this document, there is a description that a method for generating a tire model having non-uniformity in the tire circumferential direction and a static implicit method for statically reproducing the tire behavior can be used.
実タイヤに対応するように、質量分布がタイヤ周方向に不均一なタイヤモデルを用いてＦＶ（ユニフォミティ）を算出するにあたり、質量及び加速度に関する項を含む外力の算出式「式（１）参照」を用いた動的陽解法を利用すれば、質量の不均一性に起因するＦＶを適切に算出できると考えられる。しかしながら、特許文献１で述べられた動的陽解法は、単位時間を大きく設定すると解が発散してしまうおそれがあるので、単位時間を細かく設定しなければならず、実時間を表現するにあたり膨大な数の単位時間（ステップ）が必要で計算コストが膨大となり、更に数値振動が大きいことから実用的ではない。
外力ベクトルがＦ、質量マトリックスがＭ、剛性マトリックスがＫ、変位ベクトルがＵである。
When calculating FV (uniformity) using a tire model in which the mass distribution is not uniform in the tire circumferential direction so as to correspond to the actual tire, an external force calculation formula including terms related to mass and acceleration "see formula (1)" It is considered that the FV resulting from the non-uniformity of the mass can be appropriately calculated by using the dynamic explicit method using. However, since the dynamic explicit method described in Patent Document 1 may cause the solution to diverge if the unit time is set large, the unit time must be set finely, and it is enormous in expressing the real time. A number of unit times (steps) are required, the calculation cost is enormous, and the numerical vibration is large, which is not practical.
The external force vector is F, the mass matrix is M, the stiffness matrix is K, and the displacement vector is U.
一方、特許文献２で述べられた静的陰解法は、単位時間を大きく設定でき、計算コスト及び数値振動が小さいので、実用的である。しかし、外力の算出式「式（２）参照」に質量の項がないため、質量の不均一性に起因するＦＶを算出することができない。
Ｆ＝ＫＵ …（２）
ただし、外力ベクトルがＦ、剛性マトリックスがＫ、変位ベクトルがＵである。
On the other hand, the static implicit method described in Patent Document 2 is practical because the unit time can be set large, and the calculation cost and numerical vibration are small. However, since there is no mass term in the external force calculation formula “see formula (2)”, it is impossible to calculate FV due to mass non-uniformity.
F = KU (2)
However, the external force vector is F, the stiffness matrix is K, and the displacement vector is U.
本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、質量の不均一性に起因するタイヤのフォースバリエーションを低計算コストで算出する方法、装置及びコンピュータプログラムを提供することである。 The present invention has been made paying attention to such a problem, and an object thereof is to provide a method, an apparatus, and a computer program for calculating a tire force variation caused by mass non-uniformity at a low calculation cost. It is to be.
本発明は、上記目的を達成するために、次のような手段を講じている。 In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures.
すなわち、本発明のタイヤのフォースバリエーションを算出する方法は、
（ａ）タイヤを構成する構成部品を複数の有限要素で表現された３次元タイヤモデルデータであって、質量がタイヤ周方向に不均一に設定されたタイヤモデルのデータを記憶部から読み出すステップと、
（ｂ）予め設定された内圧及び荷重条件の下、前記タイヤモデルを接地させて変形させると共に一定速度で回転させ、当該接地及び回転によって前記タイヤモデルを構成する全ての要素に作用する外力値を、質量、タイヤ中心からの位置及び角速度で定まる遠心力の項を有する外力算出式データおよび静的陰解法を用いて算出するステップと、
（ｃ）前記算出した外力値に基づきタイヤの回転軸に作用する力を算出するステップと、
を含み、
コンピュータが、前記タイヤモデルが少なくとも一回転するまで上記（ｂ）及び（ｃ）のステップを繰り返し実行し、タイヤの回転軸に作用する力の変動を算出することを特徴とする。
That is, the method for calculating the force variation of the tire of the present invention is as follows.
(A) a step of reading out from the storage unit data of a tire model in which the components constituting the tire are three-dimensional tire model data expressed by a plurality of finite elements, the mass of which is set unevenly in the tire circumferential direction ,
(B) Under predetermined internal pressure and load conditions, the tire model is grounded and deformed and rotated at a constant speed, and external force values acting on all elements constituting the tire model by the grounding and rotation are determined. Calculating using external force calculation formula data having a term of centrifugal force determined by mass, position from tire center and angular velocity, and static implicit method;
(C) calculating a force acting on the rotation axis of the tire based on the calculated external force value;
Including
The computer repeatedly executes the steps (b) and (c) until the tire model makes at least one rotation, and calculates a variation in force acting on the rotation axis of the tire.
本発明のタイヤのフォースバリエーションを算出する装置は、タイヤを構成する構成部品を複数の有限要素で表現された３次元タイヤモデルデータであって、質量がタイヤ周方向に不均一に設定されたタイヤモデルのデータを記憶する記憶部と、予め設定された内圧及び荷重条件の下、前記タイヤモデルを接地させて変形させると共に一定速度で回転させ、当該接地及び回転によって前記タイヤモデルを構成する全ての要素に作用する外力値を、質量、タイヤ中心からの位置及び角速度で定まる遠心力の項を有する外力算出式データおよび静的陰解法を用いて算出する接地転動解析部と、前記接地転動解析部が算出した外力値に基づきタイヤの回転軸に作用する力を算出するフォース算出部と、を備え、前記タイヤモデルが少なくとも一回転するまで、前記接地転動解析部の算出と前記フォース算出部による算出を繰り返し実行し、タイヤの回転軸に作用する力の変動を算出することを特徴とする。 An apparatus for calculating a force variation of a tire according to the present invention is a three-dimensional tire model data in which components constituting the tire are expressed by a plurality of finite elements, and the mass is set unevenly in the tire circumferential direction. A storage unit that stores data of the model, and under the preset internal pressure and load conditions, the tire model is grounded and deformed and rotated at a constant speed, and the tire model is configured by the grounding and rotation. A ground contact rolling analysis unit that calculates external force values acting on elements using mass calculation, external force calculation formula data having a centrifugal force term determined by a position from the tire center and an angular velocity, and a static implicit method, and the ground contact rolling A force calculation unit that calculates a force acting on the rotation axis of the tire based on the external force value calculated by the analysis unit, and the tire model rotates at least once Until the repeated running calculation by calculation and the force calculating section of the ground rolling analysis unit, and calculates the variation of the force acting on the rotation axis of the tire.
このように、接地転動解析において、タイヤモデルの全ての要素に作用する外力を、質量、タイヤ中心からの位置及び角速度で定まる遠心力の項を有する外力算出式データおよび静的陰解法を用いて算出するので、質量の不均一性を考慮したＦＶを低計算コストで算出可能となる。 As described above, in the ground contact rolling analysis, the external force acting on all the elements of the tire model is calculated using the external force calculation formula data having the centrifugal force term determined by the mass, the position from the tire center and the angular velocity, and the static implicit method. Therefore, FV considering the non-uniformity of mass can be calculated at a low calculation cost.
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
［タイヤのフォースバリエーションを算出する装置］
図１に示すように、本実施形態のタイヤのフォースバリエーションを算出する装置１は、タイヤを構成する構成部品を複数の有限要素で表現した３次元タイヤモデルデータを用いて、タイヤモデルに作用する物理量を算出する。本実施形態では、タイヤモデルの回転軸に上下方向（鉛直方向）に作用する力を算出して、ＲＦＶ（ラジアルフォースバリエーション）を解析する。勿論、フォースバリエーション（以下、ＦＶとも表記する場合がある）として、タイヤ幅方向に作用するＬＦＶ（ラテラルフォースバリエーション）や、タイヤ周方向に作用するＴＦＶ（トラクティブフォースバリエーション）を算出してもよい。
[Equipment for calculating tire force variation]
As shown in FIG. 1, the tire force variation calculating device 1 according to the present embodiment operates on a tire model using three-dimensional tire model data in which components constituting the tire are expressed by a plurality of finite elements. Calculate physical quantity. In the present embodiment, a force acting in the vertical direction (vertical direction) on the rotation axis of the tire model is calculated to analyze RFV (radial force variation). Of course, LFV (lateral force variation) acting in the tire width direction or TFV (tractive force variation) acting in the tire circumferential direction may be calculated as a force variation (hereinafter also referred to as FV). .
具体的に、装置１は、図１に示すように、設定部１０と、記憶部１１と、接地転動解析部１２と、フォース算出部１３と、を有する。これら各部１０〜１３は、ＣＰＵ、メモリ、各種インターフェイス等を備えたパソコン等の情報処理装置においてＣＰＵが予め記憶されている図示しない処理ルーチンを実行することによりソフトウェア及びハードウェアが協働して実現される。 Specifically, as illustrated in FIG. 1, the device 1 includes a setting unit 10, a storage unit 11, a grounding rolling analysis unit 12, and a force calculation unit 13. Each of these units 10 to 13 is realized by cooperation of software and hardware by executing a processing routine (not shown) stored in advance by the CPU in an information processing apparatus such as a personal computer having a CPU, a memory, various interfaces, and the like. Is done.
図１に示す設定部１０は、キーボードやマウス等の既知の操作部を介してユーザからの操作を受け付け、タイヤを複数の要素でモデル化したタイヤモデルデータ（有限要素モデル）に関する設定、タイヤモデルにかける荷重値及び内圧値、走行速度など、有限要素法（Finite Element Method）を用いたタイヤ転動解析に必要な各種解析条件を受け付け、これら設定値を記憶部１１に記憶する。タイヤモデルデータは、操作に応じて設定部１０が生成部として生成してもよいし、記憶媒体に記憶されたタイヤモデルデータを取り込み、記憶部１１に記憶するようにしてもよい。 A setting unit 10 illustrated in FIG. 1 receives a user operation via a known operation unit such as a keyboard and a mouse, and sets tire model data (finite element model) in which a tire is modeled by a plurality of elements. Various analysis conditions necessary for tire rolling analysis using a finite element method (Finite Element Method), such as a load value and an internal pressure value applied to the vehicle, and a traveling speed, are received and stored in the storage unit 11. The tire model data may be generated by the setting unit 10 as a generation unit according to an operation, or the tire model data stored in the storage medium may be taken in and stored in the storage unit 11.
図２は、タイヤモデル全体の側面図を例示する。タイヤモデルデータは、図２に示すように、タイヤの挙動を模擬的に解析するために、タイヤを複数の要素の分割する有限要素法を用いた数値計算モデルに対応させて計算するためのデータである。タイヤモデルは、有限要素法（ＦＥＭ；Finite Element Method）に対応した要素分割、例えばメッシュ分割によって複数の要素に分割されている。図中では、タイヤ周方向に複数分割されていることを表すが、タイヤ幅方向やタイヤ径方向にも分割されている。タイヤモデルは、数理的・解析的手法に基づいて解析するためのコンピュータプログラムへのインプットデータ形式にタイヤを数値化したデータである。タイヤモデルは、タイヤの内部構造、トレッド部のトレッドパターンに関するデータを含む。本実施形態のタイヤモデルは、実タイヤに対応するように、質量がタイヤ周方向に不均一に設定され、各々の質量に関するデータを有する。 FIG. 2 illustrates a side view of the entire tire model. As shown in FIG. 2, the tire model data is data for calculation corresponding to a numerical calculation model using a finite element method in which the tire is divided into a plurality of elements in order to simulate the behavior of the tire. It is. The tire model is divided into a plurality of elements by element division corresponding to a finite element method (FEM), for example, mesh division. In the drawing, it is shown that a plurality of tires are divided in the tire circumferential direction, but they are also divided in the tire width direction and the tire radial direction. The tire model is data obtained by quantifying a tire in an input data format to a computer program for analysis based on a mathematical / analytical method. The tire model includes data related to the internal structure of the tire and the tread pattern of the tread portion. In the tire model of the present embodiment, the mass is set non-uniformly in the tire circumferential direction so as to correspond to the actual tire, and data regarding each mass is included.
図１に示す接地転動解析部１２は、設定部１０により予め与えられた所定荷重及び所定内圧の条件下において所定路面にタイヤモデルを接地させて変形させると共に一定速度で回転させ、接地及び回転によってタイヤモデルを構成する全ての要素に作用するが外力値を算出する。本実施形態では、タイヤの回転速度が一定であり、回転よって生じる慣性力（遠心力等）が定常状態にあるので、静的な解析手法を利用できる。本実施形態では、静的陰解法を用いるが、一般的な静的陰解法は、上記式（２）のように質量に関する項がない。不均一な質量分布を考慮するためには、次の式（３）に示すように、質量、タイヤ中心からの位置及び角速度で定まる遠心力の項を有する外力算出式を用いる。
Ｆ＝ＭＲω２＋ＫＵ …（３）
ただし、外力ベクトルはＦ、質量マトリックスはＭ、タイヤ中心からの位置ベクトルはＲ、角速度ベクトルはω、剛性マトリックスはＫ、変位ベクトルはＵである。
The grounding rolling analysis unit 12 shown in FIG. 1 causes the tire model to contact and deform on a predetermined road surface and rotate at a constant speed under the conditions of a predetermined load and a predetermined internal pressure given in advance by the setting unit 10, and rotates and contacts at a constant speed. The external force value is calculated by acting on all elements constituting the tire model. In this embodiment, since the rotation speed of the tire is constant and the inertial force (centrifugal force or the like) generated by the rotation is in a steady state, a static analysis method can be used. In this embodiment, a static implicit method is used, but a general static implicit method does not have a term related to mass as in the above equation (2). In order to consider the non-uniform mass distribution, an external force calculation formula having a centrifugal force term determined by the mass, the position from the tire center, and the angular velocity is used as shown in the following formula (3).
F = MRω 2 + KU (3)
However, the external force vector is F, the mass matrix is M, the position vector from the tire center is R, the angular velocity vector is ω, the stiffness matrix is K, and the displacement vector is U.
接地転動解析部１２の解析によって、或る時点（ｔ）におけるタイヤを構成する全ての要素についてそれぞれ作用する外力が算出される。 By the analysis of the contact rolling analysis unit 12, external forces acting on all the elements constituting the tire at a certain time (t) are calculated.
図１に示すフォース算出部１３は、接地転動解析部１２によって算出された各要素の外力値に基づいてタイヤモデルの回転軸に作用する力を算出する。この算出方法は公知であるためにここでの説明を省略する。 The force calculation unit 13 illustrated in FIG. 1 calculates the force acting on the rotation axis of the tire model based on the external force value of each element calculated by the ground contact rolling analysis unit 12. Since this calculation method is well-known, description here is abbreviate | omitted.
装置１は、接地転動解析部１２による要素毎の外力値の算出と、フォース算出部１３によるタイヤ回転軸に作用する力の算出について、タイヤモデルが少なくとも一回転するまで単位時間毎に繰り返し実行することで、図３に示すように、フォース算出部１３で得られる力の変動を算出する。すなわち、或る時点（ｔ）におけるタイヤ回転軸に作用する力を算出し、或る時点（ｔ）から単位時間Δｔ経過させた時点（ｔ＋Δｔ）におけるタイヤ回転軸に作用する力を算出し、これを繰り返すことになる。 The apparatus 1 repeatedly executes the calculation of the external force value for each element by the contact rolling analysis unit 12 and the calculation of the force acting on the tire rotation axis by the force calculation unit 13 every unit time until the tire model makes at least one rotation. By doing so, as shown in FIG. 3, the fluctuation of the force obtained by the force calculation unit 13 is calculated. That is, the force acting on the tire rotation shaft at a certain time point (t) is calculated, and the force acting on the tire rotation shaft at a time point (t + Δt) after the unit time Δt has elapsed from the certain time point (t) is calculated. Will be repeated.
［タイヤのフォースバリエーションを算出する方法］
上記装置１を用いたタイヤのフォースバリエーションを算出する方法を、図４を用いて説明する。
[Method for calculating tire force variation]
A method of calculating the tire force variation using the apparatus 1 will be described with reference to FIG.
まず、図４のステップＳ１００において、設定部１０が、図２に示すタイヤモデルを生成又は設定する。次のステップＳ１０１において、設定部１０が、各種解析条件をメモリに設定する。 First, in step S100 of FIG. 4, the setting unit 10 generates or sets the tire model shown in FIG. In the next step S101, the setting unit 10 sets various analysis conditions in the memory.
次のステップＳ１０２において、接地転動解析部１２が、タイヤを構成する構成部品を複数の有限要素で表現された３次元タイヤモデルデータであって、質量がタイヤ周方向に不均一に設定されたタイヤモデルのデータを記憶部１１から読み出す。 In the next step S102, the contact rolling analysis unit 12 is three-dimensional tire model data in which components constituting the tire are expressed by a plurality of finite elements, and the mass is set non-uniformly in the tire circumferential direction. The tire model data is read from the storage unit 11.
次のステップＳ１０３において、接地転動解析部１２が、予め設定された内圧及び荷重条件の下、タイヤモデルを接地させて変形させると共に一定速度で回転させ、当該接地及び回転によってタイヤモデルを構成する全ての要素に作用する外力値を、質量、タイヤ中心からの位置及び角速度で定まる遠心力の項を有する外力算出式データおよび静的陰解法を用いて算出する。 In the next step S103, the contact rolling analysis unit 12 contacts and deforms the tire model under predetermined internal pressure and load conditions, rotates the tire model at a constant speed, and configures the tire model by the contact and rotation. External force values acting on all elements are calculated using external force calculation formula data having a term of centrifugal force determined by mass, position from the tire center and angular velocity, and a static implicit method.
次のステップＳ１０４において、フォース算出部１３が、接地転動解析部１２の算出した外力値に基づきタイヤ回転軸に作用する力を算出する。本実施形態では、タイヤ回転軸に鉛直方向に作用するＲＦＶを算出する。ステップＳ１０３とＳ１０４の処理を、タイヤモデルが少なくとも一回転するまで繰り返し実行する。 In the next step S104, the force calculation unit 13 calculates a force acting on the tire rotation axis based on the external force value calculated by the ground contact rolling analysis unit 12. In the present embodiment, RFV acting in the vertical direction on the tire rotation axis is calculated. Steps S103 and S104 are repeatedly executed until the tire model makes at least one rotation.
ここで、本発明の効果を示すために、質量分布がタイヤ周方向に不均一となるように生成されたタイヤモデルデータを用い、比較例１と実施例１，２，３においてそれぞれ解析した結果を表１に示す。 Here, in order to show the effect of the present invention, the results of analysis in Comparative Example 1 and Examples 1, 2, and 3, respectively, using tire model data generated so that the mass distribution is nonuniform in the tire circumferential direction. Is shown in Table 1.
比較例１は、式（２）に示すような静的陰解法を用い、評価対象を低速ＲＦＶとした。 The comparative example 1 used the static implicit method as shown to Formula (2), and made evaluation object low speed RFV.
低速ＲＦＶは、ＪＩＳ Ｄ４２３３（自動車用タイヤのユニフォミティ試験方法）で規定されるタイヤの回転速度（７ｋｍ／ｈ）におけるＲＦＶである。 The low-speed RFV is an RFV at a tire rotational speed (7 km / h) defined by JIS D4233 (Automotive tire uniformity test method).
実施例１は、式（３）に示す遠心力を考慮した静的陰解法を用い、評価対象を低速ＲＦＶ（７ｋｍ／ｈ）とした。 In Example 1, a static implicit method in consideration of the centrifugal force shown in Equation (3) was used, and the evaluation target was low-speed RFV (7 km / h).
実施例２は、式（３）に示す遠心力を考慮した静的陰解法を用い、評価対象を高速ＲＦＶ（５０ｋｍ／ｈ）とした。 In Example 2, a static implicit method in consideration of the centrifugal force shown in Equation (3) was used, and the evaluation object was set to high-speed RFV (50 km / h).
高速ＲＦＶは、ＪＩＳ Ｄ４２３３で規定されたタイヤの回転速度を超え、実際に使用される速度領域におけるＲＦＶである。 The high-speed RFV is an RFV in a speed range that actually exceeds the rotation speed of the tire defined in JIS D4233.
実施例３は、式（３）に示す遠心力を考慮した静的陰解法を用い、評価対象を高速ＲＦＶ（１２０ｋｍ／ｈ）とした。 In Example 3, a static implicit method in consideration of the centrifugal force shown in Equation (3) was used, and the evaluation object was a high-speed RFV (120 km / h).
表中のＲＦＶは、タイヤが一回転したときの上下荷重変動の振幅である。比較例１を１００として指数で評価した。数値が大きいほど、変動の振幅が大きいことを示す。 RFV in the table is the amplitude of the vertical load fluctuation when the tire makes one revolution. The comparative example 1 was set to 100 and evaluated by an index. The larger the value, the larger the fluctuation amplitude.
表１より、比較例１と実施例２とを比較すれば、同回転速度でＲＦＶが異なることから、実施例２では質量アンバランスが考慮されていることが分かる。実施例１〜３を見れば、実施例２と比較例１とにＲＦＶの差が２０％以上あることから、これが有意差と考えられるので、回転速度は５０ｋｍ／ｈ以上で解析を実施することが好ましいことが分かる。 From Table 1, comparing Comparative Example 1 and Example 2, it can be seen that in Example 2, mass imbalance is taken into account because RFV is different at the same rotational speed. Looking at Examples 1 to 3, the difference in RFV between Example 2 and Comparative Example 1 is 20% or more, and this is considered to be a significant difference. Therefore, the analysis should be performed at a rotational speed of 50 km / h or more. It turns out that is preferable.
以上のように、本実施形態のタイヤのフォースバリエーションを算出する方法は、
（ａ）タイヤを構成する構成部品を複数の有限要素で表現された３次元タイヤモデルデータであって、質量がタイヤ周方向に不均一に設定されたタイヤモデルのデータを記憶部１１から読み出すステップ（Ｓ１０２）と、
（ｂ）予め設定された内圧及び荷重条件の下、タイヤモデルを接地させて変形させると共に一定速度で回転させ、当該接地及び回転によってタイヤモデルを構成する全ての要素に作用する外力値を、質量、タイヤ中心からの位置及び角速度で定まる遠心力の項を有する外力算出式データおよび静的陰解法を用いて算出するステップ（Ｓ１０３）と、
（ｃ）算出した外力値に基づきタイヤの回転軸に作用する力を算出するステップ（Ｓ１０４）と、
を含み、
コンピュータが、タイヤモデルが少なくとも一回転するまで上記（ｂ）及び（ｃ）のステップ（Ｓ１０３，Ｓ１０４）を繰り返し実行し、タイヤの回転軸に作用する力の変動を算出する。
As described above, the method for calculating the force variation of the tire according to the present embodiment is as follows.
(A) A step of reading from the storage unit 11 the tire model data in which the components constituting the tire are three-dimensional tire model data expressed by a plurality of finite elements, and the mass is set non-uniformly in the tire circumferential direction (S102),
(B) Under a preset internal pressure and load conditions, the tire model is grounded and deformed and rotated at a constant speed, and external force values acting on all elements constituting the tire model by the grounding and rotation are expressed as mass. A step of calculating using external force calculation formula data having a term of centrifugal force determined by the position and angular velocity from the tire center and a static implicit method (S103);
(C) calculating a force acting on the rotation axis of the tire based on the calculated external force value (S104);
Including
The computer repeatedly executes the steps (b) and (c) (S103, S104) until the tire model makes at least one rotation, and calculates the fluctuation of the force acting on the rotation axis of the tire.
本実施形態のタイヤのフォースバリエーションを算出する装置は、タイヤを構成する構成部品を複数の有限要素で表現された３次元タイヤモデルデータであって、質量がタイヤ周方向に不均一に設定されたタイヤモデルのデータを記憶する記憶部１１と、
予め設定された内圧及び荷重条件の下、タイヤモデルを接地させて変形させると共に一定速度で回転させ、当該接地及び回転によってタイヤモデルを構成する全ての要素に作用する外力値を、質量、タイヤ中心からの位置及び角速度で定まる遠心力の項を有する外力算出式データおよび静的陰解法を用いて算出する接地転動解析部１２と、
接地転動解析部１２が算出した外力値に基づきタイヤの回転軸に作用する力を算出するフォース算出部１３と、を備え、
タイヤモデルが少なくとも一回転するまで、接地転動解析部１２の算出とフォース算出部１３による算出を繰り返し実行し、タイヤの回転軸に作用する力の変動を算出する。
The apparatus for calculating the force variation of the tire according to the present embodiment is three-dimensional tire model data in which components constituting the tire are expressed by a plurality of finite elements, and the mass is set nonuniformly in the tire circumferential direction. A storage unit 11 for storing tire model data;
Under the preset internal pressure and load conditions, the tire model is grounded and deformed and rotated at a constant speed, and the external force values acting on all elements constituting the tire model by the grounding and rotation are changed to the mass and tire center. A ground contact rolling analysis unit 12 for calculating by using an external force calculation formula data having a centrifugal force term determined by a position and an angular velocity and a static implicit method;
A force calculation unit 13 that calculates a force acting on the rotation axis of the tire based on the external force value calculated by the contact rolling analysis unit 12;
Until the tire model makes at least one rotation, the calculation of the contact rolling analysis unit 12 and the calculation by the force calculation unit 13 are repeatedly executed to calculate the fluctuation of the force acting on the rotation axis of the tire.
このような装置構成又は方法によれば、接地転動解析において、タイヤモデルの全ての要素に作用する外力を、質量、タイヤ中心からの位置及び角速度で定まる遠心力の項を有する外力算出式データおよび静的陰解法を用いて算出するので、質量の不均一性を考慮したＦＶを低計算コストで算出可能となる。 According to such a device configuration or method, in the ground contact rolling analysis, the external force acting on all the elements of the tire model is the external force calculation formula data having the centrifugal force term determined by the mass, the position from the tire center, and the angular velocity. Since the calculation is performed using the static implicit method, it is possible to calculate the FV considering the nonuniformity of the mass at a low calculation cost.
本実施形態に係るコンピュータプログラムは、上記方法を構成する各ステップをコンピュータに実行させるプログラムである。このプログラムを実行することによっても、上記方法の奏する作用効果を得ることが可能となる。言い換えると、上記装置は、上記方法を使用しているとも言える。 The computer program according to the present embodiment is a program that causes a computer to execute the steps constituting the method. By executing this program, it is possible to obtain the operational effects of the above method. In other words, it can be said that the apparatus uses the method.
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described based on drawing, it should be thought that a specific structure is not limited to these embodiment. The scope of the present invention is shown not only by the above description of the embodiments but also by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
例えば、図１に示す各部１０〜１３は、所定プログラムをコンピュータのＣＰＵで実行することで実現しているが、各部を専用メモリや専用回路で構成してもよい。 For example, each of the units 10 to 13 illustrated in FIG. 1 is realized by executing a predetermined program by a CPU of a computer, but each unit may be configured by a dedicated memory or a dedicated circuit.
上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 The structure employed in each of the above embodiments can be employed in any other embodiment. The specific configuration of each unit is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
１１…記憶部
１２…接地転動解析部
１３…フォース算出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Memory | storage part 12 ... Grounding rolling analysis part 13 ... Force calculation part
Claims (3)
（ｂ）予め設定された内圧及び荷重条件の下、前記タイヤモデルを接地させて変形させると共に一定速度で回転させ、当該接地及び回転によって前記タイヤモデルを構成する全ての要素に作用する外力値を、質量、タイヤ中心からの位置及び角速度で定まる遠心力の項を有する外力算出式データおよび静的陰解法を用いて算出するステップと、
（ｃ）前記算出した外力値に基づきタイヤの回転軸に作用する力を算出するステップと、
を含み、
コンピュータが、前記タイヤモデルが少なくとも一回転するまで上記（ｂ）及び（ｃ）のステップを繰り返し実行し、タイヤの回転軸に作用する力の変動を算出することを特徴とする、タイヤのフォースバリエーションを算出する方法。 (A) a step of reading out from the storage unit data of a tire model in which the components constituting the tire are three-dimensional tire model data expressed by a plurality of finite elements, and the mass is set non-uniformly in the tire circumferential direction; ,
(B) Under predetermined internal pressure and load conditions, the tire model is grounded and deformed and rotated at a constant speed, and external force values acting on all elements constituting the tire model by the grounding and rotation are determined. Calculating using external force calculation formula data having a term of centrifugal force determined by mass, position from tire center and angular velocity, and static implicit method;
(C) calculating a force acting on the rotation axis of the tire based on the calculated external force value;
Including
A force variation of a tire, characterized in that the computer repeatedly executes the steps (b) and (c) until the tire model makes at least one rotation, and calculates a variation in force acting on the tire rotation axis. How to calculate
予め設定された内圧及び荷重条件の下、前記タイヤモデルを接地させて変形させると共に一定速度で回転させ、当該接地及び回転によって前記タイヤモデルを構成する全ての要素に作用する外力値を、質量、タイヤ中心からの位置及び角速度で定まる遠心力の項を有する外力算出式データおよび静的陰解法を用いて算出する接地転動解析部と、
前記接地転動解析部が算出した外力値に基づきタイヤの回転軸に作用する力を算出するフォース算出部と、を備え、
前記タイヤモデルが少なくとも一回転するまで、前記接地転動解析部の算出と前記フォース算出部による算出を繰り返し実行し、タイヤの回転軸に作用する力の変動を算出することを特徴とする、タイヤのフォースバリエーションを算出する装置。 A storage unit that stores three-dimensional tire model data in which components constituting the tire are expressed by a plurality of finite elements, and stores data of a tire model in which mass is set non-uniformly in the tire circumferential direction;
Under predetermined internal pressure and load conditions, the tire model is grounded and deformed and rotated at a constant speed, and external force values acting on all elements constituting the tire model by the grounding and rotation are expressed by mass, A ground contact rolling analysis unit that calculates external force calculation formula data having a term of centrifugal force determined by the position and angular velocity from the tire center and a static implicit method;
A force calculation unit that calculates a force acting on the rotation axis of the tire based on the external force value calculated by the ground contact rolling analysis unit,
Until the tire model makes at least one rotation, the calculation of the contact rolling analysis unit and the calculation by the force calculation unit are repeatedly executed to calculate a variation in force acting on the rotation axis of the tire. A device that calculates force variations.
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