JP2017125766A - Simulation method for tire and computer program - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simulation method for a tire capable of suppressing reduction of simulation efficiency.SOLUTION: The simulation method includes: a tire model creation step for creating a tire model that is a finite element model of a tire including an axle and a rim by dividing the tire into a finite number of multiple elements; a ground portion setting step for setting multiple ground portions in contact with a road surface on which the tire is traveled, in a circumferential direction of the tire; a deployment portion setting step for setting multiple deployment portions in contact with the multiple ground portions of the tire model on a virtual road surface simulating the road surface; a movement step for moving the virtual road surface around the tire model in such a manner that the multiple ground portions of the tire models are successively brought into contact with the deployment portions of the virtual road surface corresponding to the ground portions, in a state where rotations of the axle and the rim of the tire model are restricted; and an analysis step for analyzing characteristics of the tire based on the tire model in the movement step.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、タイヤのシミュレーション方法、及びコンピュータプログラムに関する。   The present invention relates to a tire simulation method and a computer program.

特許文献1及び特許文献2に開示されているように、タイヤの開発においては、コンピュータを用いるシミュレーションによりタイヤの特性が予測され、そのシミュレーションの結果に基づいてタイヤの特性が評価される。   As disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, in tire development, tire characteristics are predicted by simulation using a computer, and tire characteristics are evaluated based on the results of the simulation.

特許第4050133号公報Japanese Patent No. 4050133 特許第4275991号公報Japanese Patent No. 4275991

タイヤをシミュレーションする場合、タイヤの回転を考慮してシミュレーションが実施されると、シミュレーション効率が低下する可能性がある。例えば、タイヤの回転に起因するタイヤの移動又はタイヤの変形についてもシミュレーション計算が実施されると、シミュレーション計算が収束するまでの計算時間の長期化又はシミュレーション計算が収束しない計算エラーの発生がもたらされ、計算コストが増大したり、シミュレーション効率が低下したりする可能性がある。   When simulating a tire, if the simulation is performed in consideration of the rotation of the tire, the simulation efficiency may be reduced. For example, if simulation calculation is performed for tire movement or tire deformation due to tire rotation, the calculation time until the simulation calculation converges or a calculation error that does not converge is caused. As a result, the calculation cost may increase and the simulation efficiency may decrease.

本発明の態様は、シミュレーション効率の低下を抑制できるタイヤのシミュレーション方法、及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。   An object of an aspect of the present invention is to provide a tire simulation method and a computer program that can suppress a decrease in simulation efficiency.

本発明の第1の態様に従えば、コンピュータを用いて車軸に支持されたホイールのリムに装着されるタイヤをシミュレーションするシミュレーション方法であって、前記タイヤを有限個の複数の要素に分割して、前記コンピュータで解析可能な前記車軸及び前記リムを含む前記タイヤの有限要素モデルであるタイヤモデルを作成するタイヤモデル作成ステップと、前記タイヤモデルにおいて前記タイヤが走行する路面と接触する接地部位をタイヤ周方向に複数設定する接地部位設定ステップと、前記路面を模擬した仮想路面において前記タイヤモデルの複数の前記接地部位のそれぞれと接触する展開部位を複数設定する展開部位設定ステップと、前記タイヤモデルの前記車軸及び前記リムの回転を拘束した状態で、前記タイヤモデルの複数の前記接地部位と前記接地部位に対応付けられた前記仮想路面の前記展開部位とが順次接触するように前記仮想路面を前記タイヤモデルの周囲で移動させる移動ステップと、前記移動ステップにおける前記タイヤモデルに基づいて、前記タイヤの特性を解析する解析ステップと、を含むタイヤのシミュレーション方法が提供される。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a simulation method for simulating a tire mounted on a wheel rim supported on an axle using a computer, wherein the tire is divided into a finite number of elements. A tire model creating step of creating a tire model that is a finite element model of the tire including the axle and the rim that can be analyzed by the computer; and a ground contact portion in contact with a road surface on which the tire travels in the tire model. A plurality of contact area setting steps for setting a plurality in the circumferential direction; a deployment area setting step for setting a plurality of deployment areas in contact with each of the plurality of ground contact areas of the tire model on a virtual road surface simulating the road surface; and In a state where rotation of the axle and the rim is constrained, a plurality of tire models A moving step of moving the virtual road surface around the tire model such that the ground contact portion and the developed portion of the virtual road surface associated with the ground contact portion sequentially contact each other, and the tire model in the moving step An analysis step for analyzing the characteristics of the tire is provided based on the tire simulation method.

本発明の第1の態様によれば、タイヤモデルの車軸及びリムを回転させずに仮想路面をタイヤモデルの周囲で移動して、路面上においてタイヤが回転することを模擬するので、タイヤモデルの回転に起因するタイヤモデルの移動又はタイヤモデルの変形を考慮せずに、タイヤの特性を解析することができる。そのため、シミュレーション計算が収束するまでの計算時間の長期化又はシミュレーション計算が収束しない計算エラーの発生が抑制され、計算コストが低減され、シミュレーション効率の低下が抑制される。路面の有限要素モデルである仮想路面の要素の数は、タイヤの有限要素モデルであるタイヤモデルの要素の数に比べて、十分に少ない。そのため、タイヤモデルの車軸及びリムを回転させずに、仮想路面を移動させることによって、シミュレーション効率の低下が抑制される。また、複数の接地部位がタイヤモデルに設定され、接地部位に1対1で対応付けられた展開部位が仮想路面に設定された後、複数の接地部位と展開部位とが順次接触するように仮想路面をタイヤモデルの周囲で移動させて、設定された接地部位及び展開部位の数に応じた計算を行えばよいので、計算時間の長期化又は計算エラーの発生が抑制され、計算コストが低減され、シミュレーション効率の低下は抑制される。   According to the first aspect of the present invention, the virtual road surface is moved around the tire model without rotating the axle and rim of the tire model, and the tire rotates on the road surface. The tire characteristics can be analyzed without considering the movement of the tire model due to the rotation or the deformation of the tire model. Therefore, the calculation time until the simulation calculation converges or the occurrence of a calculation error in which the simulation calculation does not converge is suppressed, the calculation cost is reduced, and the decrease in simulation efficiency is suppressed. The number of elements of the virtual road surface that is a finite element model of the road surface is sufficiently smaller than the number of elements of the tire model that is a finite element model of the tire. Therefore, a decrease in simulation efficiency is suppressed by moving the virtual road surface without rotating the axle and rim of the tire model. In addition, after a plurality of ground contact parts are set in the tire model and a development part corresponding to the ground contact part on a one-to-one basis is set on the virtual road surface, the virtual contact surface and the development part are sequentially brought into contact with each other. It is only necessary to move the road surface around the tire model and perform calculations according to the set number of ground contact parts and deployment parts, so that the calculation time is prolonged or the occurrence of calculation errors is suppressed, and the calculation cost is reduced. The decrease in simulation efficiency is suppressed.

本発明の第1の態様において、前記タイヤに作用する接地荷重を算出する接地荷重算出ステップを含み、前記移動ステップは、前記接地部位と前記展開部位との接触において、前記接地荷重を前記接地部位に付与することを含んでもよい。   1st aspect of this invention WHEREIN: The contact load calculation step which calculates the contact load which acts on the said tire is included, The said movement step WHEREIN: In the contact of the said contact site | part and the said expansion | deployment site | part, the said contact load is the said contact site part. May also be included.

接地荷重が考慮されることにより、タイヤを精度良くシミュレーションすることができる。   By considering the ground load, the tire can be accurately simulated.

本発明の第1の態様において、前記タイヤの回転により発生する慣性力を算出する慣性力算出ステップを含み、前記移動ステップは、前記慣性力を前記タイヤモデルに付与することを含んでもよい。   In the first aspect of the present invention, an inertia force calculation step of calculating an inertia force generated by rotation of the tire may be included, and the moving step may include applying the inertia force to the tire model.

慣性力が考慮されることにより、タイヤを精度良くシミュレーションすることができる。   By considering the inertial force, the tire can be accurately simulated.

本発明の第1の態様において、前記タイヤの回転中心と前記路面と接触した前記タイヤのトレッド部の接触部との距離を算出するタイヤ変形量算出ステップを含み、前記移動ステップは、前記距離に基づいて算出された慣性力を前記タイヤモデルの前記接触部に付与することを含んでもよい。   1st aspect of this invention WHEREIN: The tire deformation amount calculation step which calculates the distance of the rotation center of the said tire and the contact part of the tread part of the said tire which contacted the said road surface, The said movement step includes the said distance. Applying an inertial force calculated based on the contact portion of the tire model may be included.

タイヤが路面と接触したとき、接地荷重によりタイヤの一部が変形し、タイヤの回転中心と路面と接触したタイヤのトレッド部の接触部との距離は、タイヤの回転中心と路面と接触しないタイヤのトレッド部の非接触部との距離よりも小さくなる。タイヤの回転中心と路面と接触したタイヤのトレッド部の接触部との距離に基づいて慣性力が算出され、その慣性力がタイヤモデルの接地部に付与されることにより、タイヤをより精度良くシミュレーションすることができる。   When the tire is in contact with the road surface, a part of the tire is deformed by the contact load, and the distance between the rotation center of the tire and the contact portion of the tread portion of the tire in contact with the road surface is a tire that does not contact the rotation center of the tire and the road surface. This is smaller than the distance between the tread portion and the non-contact portion. The inertial force is calculated based on the distance between the tire rotation center and the contact part of the tread part of the tire that is in contact with the road surface, and the inertial force is applied to the ground contact part of the tire model, thereby simulating the tire more accurately. can do.

本発明の第1の態様において、前記タイヤのスリップ角に基づいて前記タイヤの走行軌跡を算出する走行軌跡算出ステップを含み、前記移動ステップは、前記走行軌跡に基づいて前記仮想路面を移動させることを含んでもよい。   1st aspect of this invention WHEREIN: The travel locus | trajectory calculation step which calculates the travel locus of the said tire based on the slip angle of the said tire is included, The said movement step moves the said virtual road surface based on the said travel locus. May be included.

一般に、タイヤが操舵されて旋回するとき、タイヤの回転方向(タイヤ周方向)とタイヤの進行方向とにずれが生じ、スリップ角が発生する。そのため、直進するタイヤモデルの接地部位に対応付けられる仮想路面の展開部位と、旋回するタイヤモデルの接地部位に対応付けられる仮想路面の展開部位とは異なることとなる。旋回時におけるタイヤのスリップ角が考慮されることにより、タイヤを精度良くシミュレーションすることができる。   Generally, when a tire is steered and turned, a deviation occurs between the tire rotation direction (tire circumferential direction) and the tire traveling direction, and a slip angle is generated. Therefore, the development part of the virtual road surface associated with the ground contact part of the tire model that goes straight is different from the development part of the virtual road surface associated with the ground contact part of the tire model that turns. By considering the tire slip angle during turning, the tire can be accurately simulated.

本発明の第1の態様において、前記移動ステップは、前記タイヤのキャンバー角に基づいて前記仮想路面を傾斜させながら移動させることを含んでもよい。   In the first aspect of the present invention, the moving step may include moving the virtual road surface while inclining the virtual road surface based on a camber angle of the tire.

タイヤのキャンバー角が考慮されることにより、タイヤをより精度良くシミュレーションすることができる。   By considering the camber angle of the tire, the tire can be simulated more accurately.

本発明の第2の態様に従えば、第1の態様のタイヤのシミュレーション方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムが提供される。   According to the second aspect of the present invention, a computer program for causing a computer to execute the tire simulation method of the first aspect is provided.

本発明の第2の態様によれば、シミュレーション計算の計算時間の長期化又は計算エラーの発生が抑制され、計算コストが抑制されるので、シミュレーション効率の低下が抑制される。   According to the second aspect of the present invention, the calculation time of the simulation calculation or the generation of the calculation error is suppressed, and the calculation cost is suppressed, so that the decrease in the simulation efficiency is suppressed.

本発明の態様によれば、シミュレーション効率の低下を抑制できるタイヤのシミュレーション方法、及びコンピュータプログラムが提供される。   According to the aspects of the present invention, a tire simulation method and a computer program capable of suppressing a decrease in simulation efficiency are provided.

図1は、第1実施形態に係るタイヤの一例を模式的に示す図である。Drawing 1 is a figure showing typically an example of the tire concerning a 1st embodiment. 図2は、第1実施形態に係るタイヤのシミュレーション装置の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a tire simulation apparatus according to the first embodiment. 図3は、第1実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法の一例を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a tire simulation method according to the first embodiment. 図4は、第1実施形態に係るタイヤの有限要素モデルの一例を模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an example of a finite element model of the tire according to the first embodiment. 図5は、第1実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法の一例を説明するための模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram for explaining an example of the tire simulation method according to the first embodiment. 図6は、第1実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法の一例を説明するための模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining an example of the tire simulation method according to the first embodiment. 図7は、第1実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法の一例を説明するための模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram for explaining an example of the tire simulation method according to the first embodiment. 図8は、第1実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法の一例を説明するための模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram for explaining an example of the tire simulation method according to the first embodiment. 図9は、本発明の効果を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the effect of the present invention. 図10は、第2実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法の一例を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of a tire simulation method according to the second embodiment. 図11は、第2実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法の一例を説明するための模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram for explaining an example of a tire simulation method according to the second embodiment. 図12は、第3実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法の一例を示すフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of a tire simulation method according to the third embodiment. 図13は、第3実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法の一例を説明するための模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram for explaining an example of a tire simulation method according to the third embodiment. 図14は、第3実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法の一例を説明するための模式図である。FIG. 14 is a schematic diagram for explaining an example of a tire simulation method according to the third embodiment. 図15は、第4実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法の一例を示すフローチャートである。FIG. 15 is a flowchart illustrating an example of a tire simulation method according to the fourth embodiment. 図16は、第4実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法の一例を説明するための模式図である。FIG. 16 is a schematic diagram for explaining an example of a tire simulation method according to the fourth embodiment. 図17は、本発明に係るタイヤのシミュレーション方法と従来のタイヤのシミュレーション方法とを比較した結果の一例を示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a result of comparison between a tire simulation method according to the present invention and a conventional tire simulation method.

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、以下で説明する実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. The components of the embodiments described below can be combined as appropriate. Some components may not be used. In addition, constituent elements in the embodiments described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those in a so-called equivalent range.

<第1実施形態>
第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係るタイヤ1の一例を模式的に示す図である。タイヤ1は、空気入りタイヤである。本実施形態において、タイヤ1は、乗用車用タイヤである。乗用車用タイヤとは「JATMA YEAR BOOK 2015(日本自動車タイヤ協会規格)」のA章に定められるタイヤをいう。なお、タイヤ1は、B章に定められる小型トラック用タイヤでもよいし、C章に定められるトラック及びバス用タイヤでもよい。
<First Embodiment>
A first embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of a tire 1 according to the present embodiment. The tire 1 is a pneumatic tire. In the present embodiment, the tire 1 is a passenger car tire. Passenger car tires refer to tires defined in Chapter A of “JATMA YEAR BOOK 2015 (Japan Automobile Tire Association Standard)”. The tire 1 may be a small truck tire defined in Chapter B, or a truck and bus tire defined in Chapter C.

図1に示すように、タイヤ1は、車両100に装着される。車両100は、タイヤ1を支持するホイール2と、ホイール2を支持する車軸3と、タイヤ1の進行方向を変えるための操舵装置4とを有する。タイヤ1は、車両100の車軸3に支持されたホイール2のリムに装着される。タイヤ1は、車両100に装着された状態で、回転中心AXを中心に回転して、路面6を走行する。   As shown in FIG. 1, the tire 1 is mounted on a vehicle 100. The vehicle 100 includes a wheel 2 that supports the tire 1, an axle 3 that supports the wheel 2, and a steering device 4 that changes the traveling direction of the tire 1. The tire 1 is attached to the rim of the wheel 2 supported on the axle 3 of the vehicle 100. The tire 1 rotates on the rotation center AX and travels on the road surface 6 while being mounted on the vehicle 100.

以下の説明においては、タイヤ1の回転中心(回転軸)AXと平行な方向を適宜、タイヤ幅方向、と称し、タイヤ1の回転中心AXに対する放射方向を適宜、タイヤ径方向、と称し、タイヤ1の回転中心AXを中心とする回転方向を適宜、タイヤ周方向、と称する。   In the following description, a direction parallel to the rotation center (rotation axis) AX of the tire 1 is appropriately referred to as a tire width direction, and a radial direction with respect to the rotation center AX of the tire 1 is appropriately referred to as a tire radial direction. A rotation direction centered on one rotation center AX is appropriately referred to as a tire circumferential direction.

図2は、本実施形態に係るシミュレーション装置5の一例を示す図である。シミュレーション装置5は、コンピュータを含む。シミュレーション装置5によって、タイヤ1の特性がコンピュータ解析される。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the simulation apparatus 5 according to the present embodiment. The simulation device 5 includes a computer. The simulation device 5 performs computer analysis of the characteristics of the tire 1.

シミュレーション装置5は、処理部51と、記憶部52と、入出力部53とを有する。処理部51と記憶部52とは、入出力部53を介して接続される。処理部51は、CPU(Central Processing Unit)のようなプロセッサと、RAM(Random Access Memory)のようなメモリとを含む。処理部51は、タイヤ1の解析モデルを作成するモデル作成部51Aと、タイヤ1のシミュレーションを実行可能な解析部51Bとを含む。モデル作成部51A及び解析部51Bはそれぞれ、入出力部53と接続される。モデル作成部51A及び解析部51Bは、入出力部53を介して、相互にデータを通信可能である。   The simulation apparatus 5 includes a processing unit 51, a storage unit 52, and an input / output unit 53. The processing unit 51 and the storage unit 52 are connected via an input / output unit 53. The processing unit 51 includes a processor such as a CPU (Central Processing Unit) and a memory such as a RAM (Random Access Memory). The processing unit 51 includes a model creation unit 51A that creates an analysis model of the tire 1 and an analysis unit 51B that can execute a simulation of the tire 1. The model creation unit 51A and the analysis unit 51B are connected to the input / output unit 53, respectively. The model creation unit 51 </ b> A and the analysis unit 51 </ b> B can communicate data with each other via the input / output unit 53.

モデル作成部51Aは、タイヤ1の解析モデルを作成する。モデル作成部51Aは、タイヤ1の解析モデルとして、コンピュータで解析可能なタイヤ1の有限要素モデルを作成する。モデル作成部51Aは、タイヤ1を有限個の複数の要素に分割して、タイヤ1の有限要素モデルを作成する。また、モデル作成部51Aは、路面6の解析モデルとして、コンピュータで解析可能な路面6の有限要素モデルを作成する。モデル作成部51Aは、路面6を有限個の複数の要素に分割して、路面6の有限要素モデルを作成する。   The model creation unit 51A creates an analysis model of the tire 1. The model creation unit 51 </ b> A creates a finite element model of the tire 1 that can be analyzed by a computer as an analysis model of the tire 1. The model creation unit 51A creates a finite element model of the tire 1 by dividing the tire 1 into a finite number of elements. The model creation unit 51A creates a finite element model of the road surface 6 that can be analyzed by a computer as an analysis model of the road surface 6. The model creation unit 51A creates a finite element model of the road surface 6 by dividing the road surface 6 into a finite number of elements.

解析部51Bは、有限要素法を用いて、モデル作成部51Aで作成された有限要素モデルからタイヤ1の特性をシミュレーションする。解析部51Bによる解析結果から、タイヤ1の性能が評価される。   The analysis unit 51B simulates the characteristics of the tire 1 from the finite element model created by the model creation unit 51A using the finite element method. The performance of the tire 1 is evaluated from the analysis result by the analysis unit 51B.

記憶部52は、RAMのような揮発性のメモリ、不揮発性のメモリ、ハードディスク装置のような固定ディスク装置、フレキシブルディスク、及び光ディスクのようなストレージ装置の少なくとも一つを含む。   The storage unit 52 includes at least one of a volatile memory such as a RAM, a nonvolatile memory, a fixed disk device such as a hard disk device, a flexible disk, and a storage device such as an optical disk.

記憶部52は、タイヤ1の解析モデルの作成に使用される第1データと、タイヤ1のシミュレーションに使用される第2データとを記憶する。   The storage unit 52 stores first data used for creating an analysis model of the tire 1 and second data used for simulation of the tire 1.

第1データは、タイヤ1の構成部材の材料特性を示す材料データ、及びタイヤ1の構成部材の物理特性を示す物理データを含む。タイヤ1の構成部材は、例えばゴム、コード、及びビードを含む。構成部材の材料特性は、材料の物性値及び材料定数を含む。構成部材の材料特性は、ヤング率、ポアソン比、降伏応力、最大強度、比重、線膨張係数、及び熱伝導率の少なくとも一つを含む。構成部材の物理特性は、断面積、厚さ、形状、及び外形の寸法の少なくとも一つを含む。   The first data includes material data indicating the material characteristics of the constituent members of the tire 1 and physical data indicating the physical characteristics of the constituent members of the tire 1. The constituent members of the tire 1 include, for example, rubber, cords, and beads. The material properties of the constituent members include physical property values and material constants. The material properties of the component include at least one of Young's modulus, Poisson's ratio, yield stress, maximum strength, specific gravity, coefficient of linear expansion, and thermal conductivity. The physical property of the component includes at least one of a cross-sectional area, thickness, shape, and outer dimension.

第2データは、境界条件を示す境界データを含む。境界条件は、解析モデルのシミュレーションにおいて必要な条件であり、解析モデルに付与される各種の条件を含む。境界条件は、例えば、接触条件のような初期解析条件を含む。接触条件は、タイヤ1と路面6との接触条件、及びタイヤ1とホイール2との接触条件を含む。また、接触条件は、タイヤ1の摩擦係数を含む。また、境界条件は、タイヤ1の走行条件を含む。また、境界条件は、タイヤ1と路面6とが接触したときにタイヤ1に作用する垂直荷重条件を含む。また、境界条件は、路面6上においてタイヤ1に作用する接地荷重条件を含む。また、境界条件は、タイヤ1の内圧を含む。   The second data includes boundary data indicating boundary conditions. The boundary condition is a condition necessary for the simulation of the analysis model, and includes various conditions given to the analysis model. The boundary condition includes, for example, an initial analysis condition such as a contact condition. The contact condition includes a contact condition between the tire 1 and the road surface 6 and a contact condition between the tire 1 and the wheel 2. Further, the contact condition includes a friction coefficient of the tire 1. The boundary condition includes the running condition of the tire 1. The boundary condition includes a vertical load condition that acts on the tire 1 when the tire 1 and the road surface 6 come into contact with each other. The boundary condition includes a ground load condition that acts on the tire 1 on the road surface 6. The boundary condition includes the internal pressure of the tire 1.

記憶部52は、解析モデルの作成に使用される第1コンピュータプログラムと、タイヤ1のシミュレーションに使用される第2コンピュータプログラムとを記憶する。   The storage unit 52 stores a first computer program used for creating an analysis model and a second computer program used for simulating the tire 1.

第1コンピュータプログラムは、本実施形態に係る解析モデル作成方法を、コンピュータを含むシミュレーション装置5に実行させる。第2コンピュータプログラムは、本実施形態に係るシミュレーション方法を、コンピュータを含むシミュレーション装置5に実行させる。   The first computer program causes the simulation apparatus 5 including the computer to execute the analysis model creation method according to the present embodiment. The second computer program causes the simulation apparatus 5 including a computer to execute the simulation method according to the present embodiment.

モデル作成部51Aは、第1データ及び第1コンピュータプログラムに基づいて、タイヤ1の解析モデルを作成する。解析部51Bは、第2データ及び第2コンピュータプログラムに基づいて、タイヤ1のシミュレーションを実行する。例えば、解析部51Bがタイヤ1のシミュレーションを実行するとき、解析部51Bが有するメモリに、第2データ及び第2コンピュータプログラムが読み込まれる。解析部51Bは、その第2データ及び第2コンピュータプログラムに基づいて、シミュレーション計算を実施する。   The model creation unit 51A creates an analysis model of the tire 1 based on the first data and the first computer program. The analysis unit 51B executes a simulation of the tire 1 based on the second data and the second computer program. For example, when the analysis unit 51B executes a simulation of the tire 1, the second data and the second computer program are read into a memory included in the analysis unit 51B. The analysis unit 51B performs a simulation calculation based on the second data and the second computer program.

入出力部53は、端末装置60と接続される。端末装置60は、入力装置61及び出力装置62と接続される。入力装置61は、キーボード、マウス、及びマイクの少なくとも一つを含む。出力装置62は、フラットパネルディスプレイのような表示装置、及びプリンタの少なくとも一つを含む。   The input / output unit 53 is connected to the terminal device 60. The terminal device 60 is connected to the input device 61 and the output device 62. The input device 61 includes at least one of a keyboard, a mouse, and a microphone. The output device 62 includes at least one of a display device such as a flat panel display and a printer.

なお、第1データ及び第2データの少なくとも一方が入力装置61から入力されてもよい。第1コンピュータプログラム及び第2コンピュータプログラムの少なくとも一方が入力装置61から入力されてもよい。入力装置61から入力された第1データ、第2データ、第1コンピュータプログラム、及び第2コンピュータプログラムの少なくとも一つは、端末装置60及び入出力部53を介して、処理部51に供給される。   Note that at least one of the first data and the second data may be input from the input device 61. At least one of the first computer program and the second computer program may be input from the input device 61. At least one of the first data, the second data, the first computer program, and the second computer program input from the input device 61 is supplied to the processing unit 51 via the terminal device 60 and the input / output unit 53. .

なお、処理部51の機能(解析モデル作成機能及びシミュレーション機能の少なくとも一方)を実現するためのコンピュータプログラム(第1コンピュータプログラム及び第2コンピュータプログラムの少なくとも一方)が、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録され、この記録媒体に記録されたプログラムが処理部51に読み込まれてもよい。   A computer program (at least one of the first computer program and the second computer program) for realizing the function of the processing unit 51 (at least one of the analysis model creation function and the simulation function) is recorded on a computer-readable recording medium. The program recorded on the recording medium may be read into the processing unit 51.

モデル作成部51Aで作成された解析モデルを示すデータ、及び解析部51Bの解析結果を示すデータは、入出力部53及び端末装置60を介して、処理部51から出力装置62に送られる。出力装置62は、そのデータを出力する。   Data indicating the analysis model generated by the model generation unit 51A and data indicating the analysis result of the analysis unit 51B are sent from the processing unit 51 to the output device 62 via the input / output unit 53 and the terminal device 60. The output device 62 outputs the data.

次に、本実施形態に係るタイヤ1のシミュレーション方法の一例について説明する。図3は、本実施形態に係るタイヤ1のシミュレーション方法の一例を示すフローチャートである。図3に示すように、本実施形態に係るタイヤ1のシミュレーション方法は、タイヤ1を有限個の複数の要素に分割して、コンピュータで解析可能な車軸3及びホイール2のリムを含むタイヤ1の有限要素モデルであるタイヤモデル1Mを作成するタイヤモデル作成ステップ(ステップSP10)と、タイヤモデル1Mの解析条件を設定する解析条件設定ステップ(ステップSP20)と、タイヤモデル1Mにおいてタイヤ1が走行する路面6と接触する接地部位aiをタイヤ周方向に複数設定する接地部位設定ステップ(ステップSP30)と、路面6を模擬した仮想路面6Mにおいてタイヤモデル1Mの複数の接地部位aiのそれぞれと接触する展開部位biを複数設定する展開部位設定ステップ(ステップS40)と、タイヤ1に作用する接地荷重を算出する接地荷重算出ステップ(ステップS50)と、タイヤモデル1Mの車軸及びリムの回転を拘束した状態で、タイヤモデル1Mと仮想路面6Mとを接触させる接触ステップ(ステップSP60)と、タイヤモデル1Mの回転を拘束した状態で、タイヤモデル1Mの複数の接地部位aiと接地部位aiに対応付けられた仮想路面6Mの展開部位biとが順次接触するように仮想路面6Mをタイヤモデル1Mの周囲で移動させる移動ステップ(ステップS70)と、移動ステップにおけるタイヤモデル1Mに基づいて、タイヤ1の特性を解析する解析ステップ(ステップSP80)と、を含む。   Next, an example of a simulation method for the tire 1 according to the present embodiment will be described. FIG. 3 is a flowchart showing an example of a simulation method for the tire 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, the tire 1 simulation method according to the present embodiment divides the tire 1 into a finite number of elements and includes an axle 3 and a rim of the wheel 2 that can be analyzed by a computer. Tire model creation step (step SP10) for creating the tire model 1M, which is a finite element model, analysis condition setting step (step SP20) for setting the analysis conditions of the tire model 1M, and the road surface on which the tire 1 travels in the tire model 1M A ground contact part setting step (step SP30) for setting a plurality of ground contact parts ai in contact with the tire 6 in the tire circumferential direction, and a development part in contact with each of the plurality of ground contact parts ai of the tire model 1M on the virtual road surface 6M simulating the road surface 6. A development site setting step (step S40) for setting a plurality of bi and acting on the tire 1 A contact load calculating step (step S50) for calculating a contact load, a contact step (step SP60) for contacting the tire model 1M and the virtual road surface 6M in a state in which the rotation of the axle and the rim of the tire model 1M is constrained; In a state in which the rotation of the model 1M is constrained, the virtual road surface 6M is placed on the tire model 1M so that the plurality of ground contact parts ai of the tire model 1M and the development part bi of the virtual road surface 6M associated with the ground contact part ai sequentially contact each other. A moving step (step S70) for moving around, and an analyzing step (step SP80) for analyzing the characteristics of the tire 1 based on the tire model 1M in the moving step are included.

解析モデルであるタイヤ1の有限要素モデルを作成するための第1データが、モデル作成部51Aに入力される。上述のように、第1データは、タイヤ1の構成部材の材料特性及び物理特性を含む。例えば、タイヤ1の設計データ(タイヤ1の形状、構造、材料など)が、モデル作成部51Aに入力される。例えば、タイヤ1についての3次元CAD(Computer Aided Design)データがモデル作成部51Aに入力されてもよい。   First data for creating a finite element model of the tire 1 as an analysis model is input to the model creating unit 51A. As described above, the first data includes the material characteristics and physical characteristics of the constituent members of the tire 1. For example, design data of the tire 1 (the shape, structure, material, etc. of the tire 1) is input to the model creation unit 51A. For example, three-dimensional CAD (Computer Aided Design) data about the tire 1 may be input to the model creation unit 51A.

次に、モデル作成部51Aにおいて、タイヤ1の有限要素モデルであるタイヤモデル1Mが作成される。タイヤモデル1Mは、タイヤ1が装着されるホイール2の有限要素モデル及びホイール2を支持する車軸3の有限要素モデルを含む。また、モデル作成部51Aにおいて、路面6の有限要素モデルである仮想路面6Mが作成される(ステップSP10)。   Next, in the model creation unit 51A, a tire model 1M that is a finite element model of the tire 1 is created. The tire model 1M includes a finite element model of the wheel 2 to which the tire 1 is mounted and a finite element model of the axle 3 that supports the wheel 2. In the model creation unit 51A, a virtual road surface 6M that is a finite element model of the road surface 6 is created (step SP10).

タイヤ1の有限要素モデル、ホイール2の有限要素モデル、及び車軸3の有限要素モデルを含むタイヤモデル1Mを作成するために、車軸3及びホイール2を含むタイヤ1が要素分割される。タイヤ1は、ソリッド要素で要素分割されてもよいし、シェル要素で要素分割されてもよい。ソリッド要素は、立体要素、又は3次元体要素とも呼ばれる。タイヤ1を要素分割するソリッド要素は、四面体でもよいし、五面体でもよいし、六面体でもよい。シェル要素は、板要素、面要素、又は平面応力要素とも呼ばれる。シェル要素においては、面方向にのみ力が作用する。タイヤ1を要素分割するシェル要素は、三角形でもよいし、四角形でもよい。   In order to create a tire model 1M including a finite element model of the tire 1, a finite element model of the wheel 2, and a finite element model of the axle 3, the tire 1 including the axle 3 and the wheel 2 is divided into elements. The tire 1 may be divided into elements by solid elements, or may be divided by shell elements. The solid element is also called a three-dimensional element or a three-dimensional body element. The solid element that divides the tire 1 into elements may be a tetrahedron, a pentahedron, or a hexahedron. The shell element is also called a plate element, a plane element, or a plane stress element. In the shell element, force acts only in the surface direction. The shell element that divides the tire 1 into elements may be triangular or quadrangular.

また、仮想路面6Mを作成するために、路面6が要素分割される。路面6は、例えば、シェル要素で要素分割されてもよい。路面6は、剛体として有限要素モデルにモデル化される。路面6は、剛体要素又は剛表面を用いて有限要素モデルにモデル化されることが好ましい。複数の要素で仮想路面6Mが作成されてもよいし、単一の要素で仮想路面6Mが作成されてもよい。仮想路面6Mの長さ及び幅は、タイヤ1の走行条件に基づいて決定されてもよい。   Further, the road surface 6 is divided into elements in order to create the virtual road surface 6M. The road surface 6 may be divided into elements by shell elements, for example. The road surface 6 is modeled as a rigid body in a finite element model. The road surface 6 is preferably modeled into a finite element model using rigid elements or surfaces. The virtual road surface 6M may be created with a plurality of elements, or the virtual road surface 6M may be created with a single element. The length and width of the virtual road surface 6M may be determined based on the traveling conditions of the tire 1.

次に、タイヤ1の要素のそれぞれに対して材料定数が設定される。上述のように、材料定数は、タイヤ1の構成部材のヤング率、ポアソン比、降伏応力、最大強度、比重、線膨張係数、及び熱伝導率の少なくとも一つを含む。また、ホイール2の要素及び路面6の要素のそれぞれに対して材料定数が設定される。   Next, a material constant is set for each of the elements of the tire 1. As described above, the material constant includes at least one of Young's modulus, Poisson's ratio, yield stress, maximum strength, specific gravity, linear expansion coefficient, and thermal conductivity of the constituent members of the tire 1. In addition, material constants are set for each of the elements of the wheel 2 and the road surface 6.

以上により、図4に示すように、ホイール2を含むタイヤ1についての有限要素モデルであるタイヤモデル1Mと、路面6についての有限要素モデルである仮想路面6Mとが作成される。   As described above, as shown in FIG. 4, the tire model 1M that is a finite element model for the tire 1 including the wheel 2 and the virtual road surface 6M that is a finite element model for the road surface 6 are created.

次に、処理部51は、タイヤモデル1の解析条件を設定する(ステップSP20)。解析条件は、シミュレーションにおける接触条件を含む。接触条件は、接触する部材(計算対象の部材)の指定を含む。本実施形態においては、接触条件として、タイヤモデル1M(タイヤ1の有限要素モデル)と仮想路面6Mとの接触が指定される。また、接触条件として、タイヤモデル1Mのうち、タイヤ1の有限要素モデルとホイール2の有限要素モデルとの接触が指定される。   Next, the processing unit 51 sets analysis conditions for the tire model 1 (step SP20). The analysis conditions include contact conditions in the simulation. The contact condition includes designation of a member to be contacted (calculation target member). In the present embodiment, the contact between the tire model 1M (the finite element model of the tire 1) and the virtual road surface 6M is designated as the contact condition. Further, as a contact condition, a contact between the finite element model of the tire 1 and the finite element model of the wheel 2 is specified in the tire model 1M.

タイヤモデル1Mと仮想路面6Mとの接触条件は、タイヤモデル1Mと仮想路面6Mとの摩擦係数(静止摩擦係数)及びタイヤモデル1Mと仮想路面6Mとの接触力(接触荷重)を含む。また、タイヤモデル1Mのうち、タイヤ1の有限要素モデルとホイール2の有限要素モデルとの接触条件は、タイヤ1の有限要素モデルとホイール2の有限要素モデルとの摩擦係数(静止摩擦係数)及びタイヤ1の有限要素モデルとホイール2の有限要素モデルとの接触力(接触荷重)を含む。また、タイヤ1の有限要素モデルとホイール2の有限要素モデルとの接触条件は、タイヤ1の有限要素モデルとホイール2の有限要素モデルとの拘束条件を含む。   The contact condition between the tire model 1M and the virtual road surface 6M includes a friction coefficient (static friction coefficient) between the tire model 1M and the virtual road surface 6M and a contact force (contact load) between the tire model 1M and the virtual road surface 6M. In the tire model 1M, the contact condition between the finite element model of the tire 1 and the finite element model of the wheel 2 is the friction coefficient (static friction coefficient) between the finite element model of the tire 1 and the finite element model of the wheel 2 and The contact force (contact load) between the finite element model of the tire 1 and the finite element model of the wheel 2 is included. The contact condition between the finite element model of the tire 1 and the finite element model of the wheel 2 includes a constraint condition between the finite element model of the tire 1 and the finite element model of the wheel 2.

次に、図5に示すように、処理部51は、タイヤモデル1Mに複数の接地部位aiを設定する(ステップSP30)。また、処理部51は、仮想路面6Mに複数の展開部位biを設定する(ステップS40)。   Next, as illustrated in FIG. 5, the processing unit 51 sets a plurality of ground contact portions ai in the tire model 1M (step SP30). In addition, the processing unit 51 sets a plurality of development sites bi on the virtual road surface 6M (step S40).

接地部位aiは、タイヤモデル1Mのトレッド部において、タイヤ周方向に複数設定される。本実施形態において、複数の接地部位aiは、タイヤ周方向に等間隔で設定される。以下の説明においては、説明を簡単にするため、3つの接地部位a1,a2,a3が設定されることとする。   A plurality of contact portions ai are set in the tire circumferential direction in the tread portion of the tire model 1M. In the present embodiment, the plurality of ground contact portions ai are set at equal intervals in the tire circumferential direction. In the following description, three grounding parts a1, a2, and a3 are set for the sake of simplicity.

展開部位biは、仮想路面6Mにおいて、タイヤモデル1Mの進行方向に複数設定される。複数の展開部位biは、仮想路面6Mにおいて進行方向に回転するタイヤモデル1Mの接地部位aiが接触する部位である。複数の展開部位biは、タイヤモデル1の進行方向に等間隔で設定される。本実施形態においては、接地部位a1と接触する展開部位b1と、接地部位a2と接触する展開部位b2と、接地部位a3と接触する展開部位b3とが設定される。   A plurality of development sites bi are set in the traveling direction of the tire model 1M on the virtual road surface 6M. The plurality of development parts bi are parts where the ground contact part ai of the tire model 1M that rotates in the traveling direction on the virtual road surface 6M comes into contact. The plurality of development parts bi are set at equal intervals in the traveling direction of the tire model 1. In this embodiment, a deployment site b1 that contacts the ground contact site a1, a deployment site b2 that contacts the ground site a2, and a deployment site b3 that contacts the ground site a3 are set.

タイヤモデル1Mのトレッド部の表面に沿った接地部位a1と接地部位a2との距離(円弧状の距離)は、仮想路面6Mの展開部位b1と展開部位b2との距離と等しい。タイヤモデル1Mのトレッド部の表面に沿った接地部位a2と接地部位a3との距離(円弧状の距離)は、仮想路面6Mの展開部位b2と展開部位b3との距離と等しい。   The distance (arc-shaped distance) between the ground contact part a1 and the ground contact part a2 along the surface of the tread portion of the tire model 1M is equal to the distance between the development part b1 and the development part b2 on the virtual road surface 6M. The distance (arc-shaped distance) between the ground contact part a2 and the ground contact part a3 along the surface of the tread portion of the tire model 1M is equal to the distance between the development part b2 and the development part b3 on the virtual road surface 6M.

次に、処理部51は、タイヤ1に作用する接地荷重Fを算出する(ステップS50)。処理部51は、車両100の重量及びタイヤ1の自重等に基づいて、タイヤ1に作用する接地荷重Fを算出する。   Next, the processing unit 51 calculates a ground load F acting on the tire 1 (step S50). The processing unit 51 calculates the ground load F acting on the tire 1 based on the weight of the vehicle 100, the weight of the tire 1, and the like.

次に、図6に示すように、処理部51は、タイヤモデル1Mの車軸及びリムの回転を拘束した状態で、タイヤモデル1Mと仮想路面6Mとを接触させる(ステップSP60)。処理部51は、接地部位a1と展開部位b1とが接触するように、タイヤモデル1Mと仮想路面6Mとを接触させる。   Next, as illustrated in FIG. 6, the processing unit 51 brings the tire model 1M and the virtual road surface 6M into contact with each other while restraining rotation of the axle and rim of the tire model 1M (step SP60). The processing unit 51 brings the tire model 1M and the virtual road surface 6M into contact so that the ground contact part a1 and the development part b1 come into contact with each other.

タイヤモデル1Mと仮想路面6Mとを接触させるとき、タイヤモデル1Mの車軸及びリムの回転は拘束される。また、仮想路面6Mの移動も拘束される。すなわち、仮想路面6Mの並進及び回転(旋回)も拘束される。仮想路面6Mの並進とは、仮想路面6Mの表面と平行な方向に関する仮想路面6Mの移動である。   When the tire model 1M is brought into contact with the virtual road surface 6M, the rotation of the axle and rim of the tire model 1M is restricted. Further, the movement of the virtual road surface 6M is also restricted. That is, translation and rotation (turning) of the virtual road surface 6M are also restrained. The translation of the virtual road surface 6M is a movement of the virtual road surface 6M in a direction parallel to the surface of the virtual road surface 6M.

すなわち、接触ステップ(ステップSP60)において、処理部51は、タイヤモデル1Mの車軸及びリムの回転を拘束し、仮想路面6Mの移動(並進及び回転)を拘束した状態で、タイヤモデル1Mと仮想路面6Mとを接触させる。タイヤモデル1Mと仮想路面6Mとは、仮想路面6Mの表面と直交する方向に相対移動して、接触する。   That is, in the contact step (step SP60), the processing unit 51 restrains the rotation of the axle and rim of the tire model 1M and restrains the movement (translation and rotation) of the virtual road surface 6M, and the tire model 1M and the virtual road surface. 6M is contacted. The tire model 1M and the virtual road surface 6M move relative to each other in a direction orthogonal to the surface of the virtual road surface 6M and come into contact with each other.

処理部51は、タイヤモデル1Mと仮想路面6Mとを接触させて、仮想路面6Mと接触するタイヤモデル1Mの接触部7に、接地荷重算出ステップ(ステップSP50)で算出された接地荷重Fを作用させる。タイヤモデル1Mに作用する接地荷重Fは、タイヤ1が路面6から受ける接地荷重を模擬した値である。接地部位a1と展開部位b1との接触において、接地部位a1に接地荷重Fが付与される。   The processing unit 51 brings the tire model 1M and the virtual road surface 6M into contact with each other, and applies the ground load F calculated in the ground load calculation step (step SP50) to the contact portion 7 of the tire model 1M in contact with the virtual road surface 6M. Let The contact load F acting on the tire model 1M is a value that simulates the contact load that the tire 1 receives from the road surface 6. In the contact between the ground contact part a1 and the development part b1, a ground load F is applied to the ground contact part a1.

本実施形態においては、ステップSP50において、タイヤモデル1Mの接地部位a1と仮想路面6Mの展開部位b1とが接触する状態までのタイヤモデル1Mの挙動及び仮想路面6Mの挙動がシミュレーションされる。また、タイヤモデル1Mの接地部位a1に接地荷重Fが作用したときのタイヤモデル1Mについてシミュレーションが実施される。   In the present embodiment, in step SP50, the behavior of the tire model 1M and the behavior of the virtual road surface 6M are simulated until the ground contact part a1 of the tire model 1M and the development part b1 of the virtual road surface 6M come into contact with each other. In addition, a simulation is performed on the tire model 1M when the ground load F acts on the ground contact part a1 of the tire model 1M.

回転が拘束されたタイヤモデル1Mの接地部位a1と、移動が拘束された仮想路面6Mの展開部位b1とを接触させた後、図7に示すように、処理部51は、タイヤモデル1Mの車軸及びリムの回転を拘束した状態で、タイヤモデル1Mの接地部位a2と、接地部位a2に対応付けられた仮想路面6Mの展開部位b2とが接触するように、仮想路面6Mをタイヤモデル1Mの周囲で移動させる(ステップSP70)。   After contacting the ground contact part a1 of the tire model 1M whose rotation is constrained with the development part b1 of the virtual road surface 6M whose movement is constrained, as shown in FIG. 7, the processing unit 51 includes an axle of the tire model 1M. In the state where the rotation of the rim is constrained, the virtual road surface 6M is placed around the tire model 1M so that the ground contact part a2 of the tire model 1M and the development part b2 of the virtual road surface 6M associated with the ground contact part a2 are in contact with each other. (Step SP70).

処理部51は、タイヤモデル1Mに接地荷重Fを付与した状態で、仮想路面6Mをタイヤモデル1Mの周囲で移動させる。タイヤモデル1Mに付与する接地荷重Fは、実際の使用においてタイヤ1に付与される接地荷重Fを模擬した値に設定される。接地部位a2と展開部位b2との接触において、接地部位a2に接地荷重Fが付与される。   The processing unit 51 moves the virtual road surface 6M around the tire model 1M with the ground load F applied to the tire model 1M. The contact load F applied to the tire model 1M is set to a value simulating the contact load F applied to the tire 1 in actual use. In the contact between the ground contact part a2 and the development part b2, a ground load F is applied to the ground contact part a2.

処理部51は、タイヤモデル1Mの車軸及びリムを動かさずに、タイヤモデル1Mと仮想路面6Mとを接触させたまま、仮想路面6Mを、タイヤモデル1Mの回転中心AXを中心に旋回させる。これにより、タイヤモデル1Mの車軸及びリムを回転させることなく、タイヤモデル1Mの接地部位a2と仮想路面6Mの展開部位b2とが接触する。   The processing unit 51 turns the virtual road surface 6M around the rotation center AX of the tire model 1M while keeping the tire model 1M and the virtual road surface 6M in contact without moving the axle and rim of the tire model 1M. Thus, the ground contact part a2 of the tire model 1M and the development part b2 of the virtual road surface 6M are in contact with each other without rotating the axle and rim of the tire model 1M.

本実施形態においては、処理部51は、タイヤモデル1Mの接地部位a2と仮想路面6Mの展開部位b2とが接触する状態までのタイヤモデル1Mの挙動及び仮想路面6Mの挙動をシミュレーションする。また、処理部51は、タイヤモデル1Mの接地部位a2に接地荷重Fが作用したときのタイヤモデル1Mについてシミュレーションを実施する。本実施形態においては、タイヤモデル1Mの周囲を移動する仮想路面6Mの移動速度ωは、実際の使用におけるタイヤ1の回転速度を模擬した値に設定される。   In the present embodiment, the processing unit 51 simulates the behavior of the tire model 1M and the behavior of the virtual road surface 6M until the ground contact part a2 of the tire model 1M comes into contact with the development part b2 of the virtual road surface 6M. In addition, the processing unit 51 performs a simulation on the tire model 1M when the ground load F is applied to the ground contact part a2 of the tire model 1M. In the present embodiment, the moving speed ω of the virtual road surface 6M that moves around the tire model 1M is set to a value that simulates the rotational speed of the tire 1 in actual use.

仮想路面6Mがタイヤモデル1Mの周囲で移動することによって、タイヤモデル1Mにおいて、仮想路面6Mと接触する接触部7の位置は変化する。仮想路面6Mをタイヤモデル1Mの周囲で移動させるとき、処理部51は、接触部7の表面と垂直な方向に接地荷重Fを作用し続ける。一定の接地荷重Fが作用された状態で、仮想路面6Mがタイヤモデル1Mの周囲で移動することにより、路面6に接触するタイヤ1に接地荷重Fが付与される状態が適切に模擬される。   As the virtual road surface 6M moves around the tire model 1M, the position of the contact portion 7 in contact with the virtual road surface 6M changes in the tire model 1M. When the virtual road surface 6M is moved around the tire model 1M, the processing unit 51 continues to apply the ground load F in a direction perpendicular to the surface of the contact portion 7. When the virtual road surface 6M moves around the tire model 1M in a state where the constant ground load F is applied, a state in which the ground load F is applied to the tire 1 in contact with the road surface 6 is appropriately simulated.

また、処理部51は、仮想路面6Mをタイヤモデル1Mの周囲で移動させるとき、タイヤモデル1Mの接触部7と、接触部7と接触する仮想路面6Mの接触部8との相対移動を発生させない。すなわち、処理部51は、接触部7と接触部8とを滑らせない状態で、仮想路面6Mをタイヤモデル1Mの周囲で移動させる。これにより、路面6に対して滑らないタイヤ1に接地荷重Fが付与される状態が模擬される。   Further, when moving the virtual road surface 6M around the tire model 1M, the processing unit 51 does not cause relative movement between the contact portion 7 of the tire model 1M and the contact portion 8 of the virtual road surface 6M that contacts the contact portion 7. . That is, the processing unit 51 moves the virtual road surface 6M around the tire model 1M in a state where the contact unit 7 and the contact unit 8 are not slid. As a result, a state in which the ground load F is applied to the tire 1 that does not slip on the road surface 6 is simulated.

タイヤモデル1Mの接地部位a2と、仮想路面6Mの展開部位b2とを接触させた後、図8に示すように、処理部51は、タイヤモデル1Mの回転を拘束した状態で、タイヤモデル1Mの接地部位a3と、接地部位a3に対応付けられた仮想路面6Mの展開部位b3とが接触するように、仮想路面6Mをタイヤモデル1Mの周囲で移動させる。処理部51は、タイヤモデル1Mに接地荷重Fを付与した状態で、仮想路面6Mをタイヤモデル1Mの周囲で移動させる。接地部位a3と展開部位b3との接触において、接地部位a3に接地荷重Fが付与される。   After contacting the ground contact part a2 of the tire model 1M and the development part b2 of the virtual road surface 6M, as illustrated in FIG. 8, the processing unit 51 restrains the rotation of the tire model 1M in the tire model 1M. The virtual road surface 6M is moved around the tire model 1M so that the ground contact part a3 and the development part b3 of the virtual road surface 6M associated with the ground contact part a3 are in contact with each other. The processing unit 51 moves the virtual road surface 6M around the tire model 1M with the ground load F applied to the tire model 1M. In the contact between the ground contact part a3 and the development part b3, the ground load F is applied to the ground contact part a3.

処理部51は、タイヤモデル1Mの接地部位a3と仮想路面6Mの展開部位b3とが接触する状態までのタイヤモデル1Mの挙動及び仮想路面6Mの挙動をシミュレーションする。また、処理部51は、タイヤモデル1Mの接地部位a3に接地荷重Fが作用したときのタイヤモデル1Mについてシミュレーションを実施する。処理部51は、仮想路面6Mをタイヤモデル1Mの周囲で移動させるとき、タイヤモデル1Mの接触部7と、接触部7と接触する仮想路面6Mの接触部8との相対移動を発生させない。   The processing unit 51 simulates the behavior of the tire model 1M and the behavior of the virtual road surface 6M until the ground contact part a3 of the tire model 1M and the development part b3 of the virtual road surface 6M come into contact with each other. Further, the processing unit 51 performs a simulation on the tire model 1M when the ground load F is applied to the ground contact part a3 of the tire model 1M. When moving the virtual road surface 6M around the tire model 1M, the processing unit 51 does not cause relative movement between the contact portion 7 of the tire model 1M and the contact portion 8 of the virtual road surface 6M that contacts the contact portion 7.

このように、処理部51は、タイヤモデル1Mの車軸及びリムの回転を拘束した状態で、タイヤモデル1Mの複数の接地部位ai(a1,a2,a3…)と、接地部位aiに1対1で対応付けられた仮想路面6Mの展開部位bi(b1,b2,b3…)とが順次接触するように、仮想路面6Mをタイヤモデル1Mの周囲で移動させる。   As described above, the processing unit 51 has a one-to-one correspondence with the plurality of ground contact parts ai (a1, a2, a3...) And the ground contact part ai of the tire model 1M in a state where the rotation of the axle and rim of the tire model 1M is constrained. The virtual road surface 6M is moved around the tire model 1M so that the developed portions bi (b1, b2, b3.

タイヤモデル1Mと、そのタイヤモデル1Mの周囲において移動された仮想路面6Mとに基づいて、タイヤ1の特性が解析される(ステップSP80)。解析部51Bは、タイヤ1の特性を有限要素法に基づいてシミュレーションするための第2コンピュータプログラムを使って、モデル作成部51Aで作成されたタイヤモデル1Mの周囲で仮想路面6Mを旋回させて、タイヤ1の特性を解析する。解析は、タイヤ1が転がる際のタイヤ1の挙動を模擬する走行シミュレーションを含む。また、解析は、タイヤ1に接地荷重Fが付与されたときのタイヤ1の変形を模擬する変形シミュレーションを含む。また、解析は、タイヤ1に接地荷重Fが付与されたときの、タイヤ1の複数の部分のそれぞれに作用する応力を模擬する応力シミュレーションを含む。なお、タイヤ1の特性についての解析の項目は、空気充填の模擬、接地状態の模擬、転動状態の模擬、変形状態の模擬、耐久性の模擬、及び磨耗状態の模擬の少なくとも一つでもよい。また、解析において、これら項目の少なくとも一つについて最適化が行われてもよい。   The characteristics of the tire 1 are analyzed based on the tire model 1M and the virtual road surface 6M moved around the tire model 1M (step SP80). The analysis unit 51B turns the virtual road surface 6M around the tire model 1M created by the model creation unit 51A using a second computer program for simulating the characteristics of the tire 1 based on the finite element method, The characteristics of the tire 1 are analyzed. The analysis includes a running simulation that simulates the behavior of the tire 1 when the tire 1 rolls. The analysis also includes a deformation simulation that simulates the deformation of the tire 1 when the ground load F is applied to the tire 1. The analysis also includes a stress simulation that simulates the stress acting on each of the plurality of portions of the tire 1 when the ground load F is applied to the tire 1. The analysis item for the characteristics of the tire 1 may be at least one of air filling simulation, ground contact simulation, rolling state simulation, deformation state simulation, durability simulation, and wear state simulation. . In the analysis, optimization may be performed on at least one of these items.

解析部51は、解析の結果を評価する。その評価の結果は、設計に反映される。なお、シミュレーション装置5は、解析の結果及び評価の結果の少なくとも一方を、出力装置62に出力してもよい。出力装置62が表示装置を含む場合、解析の結果及び評価の結果の少なくとも一方が表示装置に表示されてもよい。その出力装置62に出力された解析の結果及び評価の結果の少なくとも一方が、設計に反映されてもよい。   The analysis unit 51 evaluates the analysis result. The result of the evaluation is reflected in the design. The simulation device 5 may output at least one of the analysis result and the evaluation result to the output device 62. When the output device 62 includes a display device, at least one of the analysis result and the evaluation result may be displayed on the display device. At least one of the analysis result and the evaluation result output to the output device 62 may be reflected in the design.

シミュレーションにおいては、タイヤモデル1Mについての各種の物理量が出力される。例えば、タイヤ1のゴムに作用する応力、ひずみ、変位量、変位方向、ひずみエネルギー密度、主値、主方向、及びコードとゴムと接着強度の少なくとも一つを含むタイヤ1の物理量が出力される。   In the simulation, various physical quantities for the tire model 1M are output. For example, the physical quantity of the tire 1 including the stress, strain, displacement amount, displacement direction, strain energy density, principal value, principal direction, and at least one of cord, rubber, and adhesive strength acting on the rubber of the tire 1 is output. .

また、シミュレーションにより、例えば、タイヤ1のトレッドゴム及びサイドウォールゴムにおける物理量が出力される。また、タイヤモデル1Mに発生する振動が出力されてもよい。また、タイヤモデル1Mの変形についてシミュレーションが行われ、その変形時の物理量が出力されてもよい。変形時の物理量として、例えばタイヤ1のサイドウォール部のたわみ量、トレッド部を含むタイヤ1のトレッドゴムにおける接地形状、接地圧分布、タイヤ1の中心に作用する力、モーメントなどが出力されてもよい。   Further, for example, physical quantities in the tread rubber and the sidewall rubber of the tire 1 are output by the simulation. Further, vibration generated in the tire model 1M may be output. Further, a simulation may be performed on the deformation of the tire model 1M, and a physical quantity at the time of the deformation may be output. As physical quantities at the time of deformation, for example, the amount of deflection of the sidewall portion of the tire 1, the contact shape in the tread rubber of the tire 1 including the tread portion, the contact pressure distribution, the force acting on the center of the tire 1, the moment, etc. are output. Good.

また、シミュレーションにより、タイヤ1のゴムの状態が出力されてもよい。ゴムの状態は、変形状態及び損傷状態の一方又は両方を含む。すなわち、ゴムに関する評価項目は、変形状態及び損傷状態の一方又は両方を含む。変形状態は、変形位置、変形量、及び変形方向の少なくとも一つを含む。損傷状態は、亀裂発生位置、亀裂量、破壊位置、破壊モード、コードとゴムとの剥離位置、及び剥離量の少なくとも一つを含む。   Moreover, the rubber state of the tire 1 may be output by simulation. The state of rubber includes one or both of a deformed state and a damaged state. That is, the evaluation items related to rubber include one or both of a deformed state and a damaged state. The deformation state includes at least one of a deformation position, a deformation amount, and a deformation direction. The damage state includes at least one of a crack generation position, a crack amount, a fracture position, a fracture mode, a position where the cord and rubber are separated, and a separation amount.

また、シミュレーションの結果に基づいて、例えば、コードとゴムとの間のせん断特性が取得されてもよい。また、シミュレーションの結果に基づいて、ゴムにおけるせん断特性が取得されてもよい。また、シミュレーションの結果に基づいて、例えば、コードとゴムとの剥離部分(破壊部分)の位置が予測(評価)されてもよい。   Further, based on the result of the simulation, for example, the shear characteristic between the cord and the rubber may be acquired. Moreover, the shear characteristic in rubber may be acquired based on the result of simulation. Further, based on the result of the simulation, for example, the position of the peeled portion (destructed portion) between the cord and rubber may be predicted (evaluated).

以上説明したように、本実施形態によれば、タイヤモデル1Mの車軸及びリムを回転させずに仮想路面6Mをタイヤモデル1Mの周囲で移動して、路面6上においてタイヤ1が回転することを模擬するので、タイヤモデル1Mの車軸及びリムの回転に起因するタイヤモデル1Mの移動又はタイヤモデル1Mの変形を考慮せずに、タイヤ1の特性を解析することができる。そのため、シミュレーション計算が収束するまでの計算時間の長期化又はシミュレーション計算が収束しない計算エラーの発生が抑制され、計算コストが低減され、シミュレーション効率の低下が抑制される。路面6の有限要素モデルである仮想路面6Mの要素の数は、タイヤ1の有限要素モデルであるタイヤモデル1Mの要素の数に比べて、十分に少ない。そのため、タイヤモデル1Mを回転させずに、仮想路面6Mを移動させることによって、シミュレーション効率の低下が抑制される。   As described above, according to this embodiment, the tire 1 rotates on the road surface 6 by moving the virtual road surface 6M around the tire model 1M without rotating the axle and rim of the tire model 1M. Since the simulation is performed, the characteristics of the tire 1 can be analyzed without considering the movement of the tire model 1M or the deformation of the tire model 1M due to the rotation of the axle and rim of the tire model 1M. Therefore, the calculation time until the simulation calculation converges or the occurrence of a calculation error in which the simulation calculation does not converge is suppressed, the calculation cost is reduced, and the decrease in simulation efficiency is suppressed. The number of elements of the virtual road surface 6M which is a finite element model of the road surface 6 is sufficiently smaller than the number of elements of the tire model 1M which is a finite element model of the tire 1. Therefore, a decrease in simulation efficiency is suppressed by moving the virtual road surface 6M without rotating the tire model 1M.

また、複数の接地部位aiがタイヤモデル1Mに設定され、接地部位aiに1対1で対応付けられた展開部位biが仮想路面6Mに設定された後、複数の接地部位aiと展開部位biとが順次接触するように仮想路面6Mをタイヤモデル1Mの周囲で移動させて、設定された接地部位ai及び展開部位biの数に応じた計算を行えばよいので、計算時間の長期化又は計算エラーの発生が抑制され、計算コストが低減され、シミュレーション効率の低下は抑制される。   In addition, after the plurality of ground contact parts ai are set in the tire model 1M and the development part bi associated with the ground contact part ai on a one-to-one basis is set on the virtual road surface 6M, the plurality of ground contact parts ai and the development parts bi Since the virtual road surface 6M may be moved around the tire model 1M so as to sequentially come into contact with each other and calculation corresponding to the set number of ground contact parts ai and development parts bi may be performed, the calculation time may be prolonged or a calculation error may occur. Is suppressed, the calculation cost is reduced, and the decrease in simulation efficiency is suppressed.

また、本実施形態においては、移動ステップ(ステップSP70)において、展開部位biと接触した接地部位aiに接地荷重Fが付与される。これにより、接地荷重Fが付与されたときのタイヤ1を精度良くシミュレーションすることができる。   In the present embodiment, in the movement step (step SP70), the grounding load F is applied to the grounding site ai that is in contact with the development site bi. Thereby, the tire 1 when the ground load F is applied can be accurately simulated.

有限要素法によるタイヤ1の転動解析において、タイヤモデル1Mの自重及び運動による慣性が生じる。この慣性の影響によりタイヤモデル1Mの異常変形が発生し、解析不安定になる場合が多い。そのため、通常は、定常転動状態まで徐々に転動速度を上げる助走計算を行う必要がある。その結果、計算時間が非常に長くなるという問題がある。一方、タイヤ1の運動により、タイヤ空間位置変換における節点座標系は時間増分に伴って更新する。通常、数十万以上の要素を持つタイヤモデル1Mに対して、節点座標の更新計算量が多い。タイヤ1には慣性力が働き、不安定になる可能性が高い。一方、路面6Mは、質量をほとんど持たない一つ剛体要素として使用される場合が多いため、路面6には動いても慣性力が働かない特徴がある。本実施形態においては、このような特徴を生かし、タイヤ1の慣性力による解析不安定を解決するために、タイヤ1のホイール2及び車軸3を転動せずに、路面6を回転移動させる。これにより、タイヤ1に生じる慣性力が抑えられるので、図9に示すように、助走時間が大幅に短縮される。また、路面6のみの空間位置移動の計算を行い、タイヤ空間位置移動における節点座標更新の計算が不要なので、タイヤ全体計算時間が更に短縮できる。   In the rolling analysis of the tire 1 by the finite element method, inertia due to the weight and motion of the tire model 1M occurs. Due to the influence of this inertia, abnormal deformation of the tire model 1M occurs and the analysis is often unstable. Therefore, normally, it is necessary to perform a run-up calculation that gradually increases the rolling speed to a steady rolling state. As a result, there is a problem that the calculation time becomes very long. On the other hand, the movement of the tire 1 updates the nodal coordinate system in the tire space position conversion with time increment. Usually, the amount of update calculation of the nodal coordinates is large for the tire model 1M having hundreds of thousands or more elements. There is a high possibility that the inertial force acts on the tire 1 and becomes unstable. On the other hand, since the road surface 6M is often used as a single rigid element having almost no mass, the road surface 6 has a feature that inertia force does not work even if it moves. In the present embodiment, the road surface 6 is rotated and moved without rolling the wheel 2 and the axle 3 of the tire 1 in order to solve the analysis instability due to the inertial force of the tire 1 by utilizing such characteristics. As a result, the inertial force generated in the tire 1 is suppressed, so that the running time is significantly shortened as shown in FIG. Further, since the calculation of the spatial position movement of only the road surface 6 is performed and the calculation of the nodal coordinate update in the tire spatial position movement is unnecessary, the entire tire calculation time can be further shortened.

<第2実施形態>
第2実施形態について説明する。上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
Second Embodiment
A second embodiment will be described. Constituent elements that are the same as or equivalent to those in the above-described embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are simplified or omitted.

図10は、本実施形態に係るタイヤ1のシミュレーション方法の一例を示すフローチャートである。図10に示すように、本実施形態においては、タイヤ1の回転により発生する慣性力を算出する慣性力算出ステップ(ステップSP55)が実施され、移動ステップ(ステップSP70)において、慣性力がタイヤモデル1Mに付与される。   FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of a simulation method for the tire 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 10, in this embodiment, an inertial force calculating step (step SP55) for calculating an inertial force generated by the rotation of the tire 1 is performed, and the inertial force is converted into a tire model in the moving step (step SP70). 1M.

図10において、ステップSP10,SP20,SP30,SP40,SP50の処理は、上述の実施形態と同等の処理であるため、その説明を省略する。   In FIG. 10, the processing of steps SP10, SP20, SP30, SP40, and SP50 is the same as that of the above-described embodiment, and thus the description thereof is omitted.

ステップSP55において、処理部51は、タイヤ1の回転により発生する慣性力を算出する。タイヤモデル1Mにおける要素の各接点に割り当てられた質量をmi、タイヤ1と路面6との相対速度をVi、タイヤモデル1Mの回転中心AXとトレッド部の表面に存在する接点との距離を示すタイヤ半径をRi、タイヤモデル1Mのトレッド部の表面に存在する接点の角速度をω、タイヤモデル1Mにおける接点の総数をNとしたとき、タイヤモデル1Mに作用する慣性力Pは、以下の(1)式に基づいて算出される。   In step SP55, the processing unit 51 calculates an inertia force generated by the rotation of the tire 1. The tire assigned to each contact point of the element in the tire model 1M is mi, the relative speed between the tire 1 and the road surface 6 is Vi, and the tire indicates the distance between the rotation center AX of the tire model 1M and the contact point existing on the surface of the tread portion. When the radius is Ri, the angular velocity of the contacts existing on the surface of the tread portion of the tire model 1M is ω, and the total number of contacts in the tire model 1M is N, the inertial force P acting on the tire model 1M is (1) Calculated based on the formula.

Figure 2017125766
Figure 2017125766

ステップSP55において、慣性力Pが算出された後、処理部51は、タイヤモデル1Mと仮想路面6Mとを接触させ(ステップSP60)、慣性力Pをタイヤモデル1Mに付与して、タイヤモデル1Mの周囲で仮想路面6Mを移動させる(ステップSP70B)。すなわち、接触部位ai(a1,a2,a3…)に慣性力Pが付与された状態で、シミュレーションが実施され、解析及び評価が実施される(ステップSP80)。   In step SP55, after the inertial force P is calculated, the processing unit 51 brings the tire model 1M into contact with the virtual road surface 6M (step SP60), and applies the inertial force P to the tire model 1M. The virtual road surface 6M is moved around (step SP70B). That is, simulation is performed, analysis and evaluation are performed in a state where the inertial force P is applied to the contact site ai (a1, a2, a3...) (Step SP80).

以上説明したように、本実施形態によれば、慣性力Pがタイヤモデル1Mに付与されるので、タイヤ1を精度良くシミュレーションすることができる。   As described above, according to the present embodiment, since the inertial force P is applied to the tire model 1M, the tire 1 can be simulated with high accuracy.

なお、図11に示すように、タイヤ1が路面6と接触したとき、接地荷重Fによりタイヤ1の一部が変形し、タイヤ1の回転中心AXと路面6と接触したタイヤ1のトレッド部の接触部7との距離Hが、タイヤ1の回転中心AXと路面6と接触しないタイヤ1のトレッド部の非接触部9との距離Rよりも小さくなる。そのため、処理部51は、タイヤ1の回転中心AXとタイヤ1のトレッド部の接触部7との距離Hを算出するタイヤ変形量算出ステップを実施し、その距離Hに基づいて慣性力Pを算出してもよい。処理部51は、距離Hに基づいて、接触部7の接地部位aiに作用する慣性力Psを算出し、距離Rに基づいて、非接触部9の接地部位aiに作用する慣性力Pを算出する。接触部7の接地部位aiに作用する慣性力Psは、(1)式の「R」を「H」に置き換えることによって算出可能である。移動ステップ(ステップSP70B)においては、距離Hに基づいて算出された慣性力Psがタイヤモデル1Mの接触部7に存在する接地部位aiに付与される。これにより、タイヤ1の変形分を考慮したシミュレーションが実施される。   As shown in FIG. 11, when the tire 1 comes into contact with the road surface 6, a part of the tire 1 is deformed by the ground load F, and the tread portion of the tire 1 that is in contact with the rotation center AX of the tire 1 and the road surface 6. The distance H with the contact portion 7 is smaller than the distance R between the rotation center AX of the tire 1 and the non-contact portion 9 of the tread portion of the tire 1 that does not contact the road surface 6. Therefore, the processing unit 51 performs a tire deformation amount calculating step for calculating the distance H between the rotation center AX of the tire 1 and the contact portion 7 of the tread portion of the tire 1, and calculates the inertial force P based on the distance H. May be. Based on the distance H, the processing unit 51 calculates the inertial force Ps acting on the ground contact part ai of the contact part 7, and calculates the inertial force P acting on the ground contact part ai of the non-contact part 9 based on the distance R. To do. The inertial force Ps acting on the contact portion ai of the contact portion 7 can be calculated by replacing “R” in the equation (1) with “H”. In the movement step (step SP70B), the inertial force Ps calculated based on the distance H is applied to the ground contact part ai existing at the contact portion 7 of the tire model 1M. Thereby, the simulation which considered the deformation | transformation part of the tire 1 is implemented.

<第3実施形態>
第3実施形態について説明する。上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
<Third Embodiment>
A third embodiment will be described. Constituent elements that are the same as or equivalent to those in the above-described embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are simplified or omitted.

図12は、本実施形態に係るタイヤ1のシミュレーション方法の一例を示すフローチャートである。図12に示すように、本実施形態においては、タイヤ1のスリップ角θに基づいてタイヤ1の走行軌跡を算出する走行軌跡算出ステップ(ステップSP65)が実施される。移動ステップ(ステップSP70C)においては、処理部51は、ステップS65で算出された走行軌跡に基づいて、仮想路面6Mをタイヤモデル1Mの周囲で移動させる。   FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of a simulation method for the tire 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 12, in the present embodiment, a travel locus calculating step (step SP65) is performed in which the travel locus of the tire 1 is calculated based on the slip angle θ of the tire 1. In the movement step (step SP70C), the processing unit 51 moves the virtual road surface 6M around the tire model 1M based on the travel locus calculated in step S65.

図12において、ステップSP10,SP20,SP30,SP40,SP50,SP60の処理は、上述の実施形態と同等の処理であるため、その説明を省略する。   In FIG. 12, the processing of steps SP10, SP20, SP30, SP40, SP50, and SP60 is the same as that in the above-described embodiment, and thus description thereof is omitted.

図13は、タイヤ1が操舵されて旋回するときのタイヤ1の状態を模式的に示す図である。一般に、タイヤ1が操舵されて旋回するとき、タイヤ1の回転方向(タイヤ周方向)とタイヤ1の進行方向とにずれが生じ、スリップ角θが発生する。そのため、直進するタイヤモデル1Mの接地部位aiに対応付けられる仮想路面6Mの展開部位biと、旋回するタイヤモデル1Mの接地部位aiに対応付けられる仮想路面6Mの展開部位biとは異なることとなる。図13において、旋回するタイヤモデル1Mの接地部位aiに対応付けられる仮想路面6Mの展開部位biは、タイヤ1の進行方向に沿って配置されることとなる。   FIG. 13 is a diagram schematically illustrating a state of the tire 1 when the tire 1 is steered and turns. In general, when the tire 1 is turned by being steered, a deviation occurs between the rotation direction of the tire 1 (tire circumferential direction) and the traveling direction of the tire 1, and a slip angle θ is generated. Therefore, the development part bi of the virtual road surface 6M associated with the ground contact part ai of the tire model 1M that goes straight is different from the development part bi of the virtual road surface 6M associated with the ground contact part ai of the turning tire model 1M. . In FIG. 13, the development site bi of the virtual road surface 6 </ b> M associated with the ground contact site ai of the turning tire model 1 </ b> M is arranged along the traveling direction of the tire 1.

したがって、路面6において旋回するタイヤ1を模擬する場合、図14に示すように、タイヤモデル1Mの周囲において仮想路面6Mを螺旋状に回転させる必要がある。螺旋の半径は、上述のタイヤ半径Riに相当する。   Therefore, when simulating the tire 1 turning on the road surface 6, as shown in FIG. 14, it is necessary to rotate the virtual road surface 6M spirally around the tire model 1M. The radius of the spiral corresponds to the tire radius Ri described above.

ステップSP65においては、スリップ角θに基づいて、タイヤモデル1Mと仮想路面6Mとの相対的な走行軌跡として、螺旋状の走行軌跡が仮想路面6Mの進行方向に設定される。仮想路面6Mの進行方向は、図13に示したタイヤ1の進行方向に対応する。   In step SP65, based on the slip angle θ, a spiral traveling locus is set as the traveling direction of the virtual road surface 6M as a relative traveling locus between the tire model 1M and the virtual road surface 6M. The traveling direction of the virtual road surface 6M corresponds to the traveling direction of the tire 1 shown in FIG.

ステップSP70Cにおいては、処理部51は、螺旋状の走行軌跡に沿って、タイヤモデル1Mの周囲において仮想路面6Mを回転させる。仮想路面6Mは、タイヤモデル1Mの周囲を少なくとも1周することが好ましい。   In step SP70C, the processing unit 51 rotates the virtual road surface 6M around the tire model 1M along a spiral traveling locus. The virtual road surface 6M preferably makes at least one round around the tire model 1M.

ステップSP80においては、タイヤ1の特性として、コーナリング力、転がり抵抗、及び摩擦エネルギーなどの特性を解析及び評価することができる。   In step SP80, characteristics such as cornering force, rolling resistance, and friction energy can be analyzed and evaluated as the characteristics of the tire 1.

以上説明したように、本実施形態によれば、旋回時におけるタイヤ1のスリップ角θが考慮されることにより、旋回時におけるタイヤ1を精度良くシミュレーションすることができる。また、タイヤ1のコーナリング特性を解析及び評価を短時間で実施することができる。   As described above, according to the present embodiment, the tire 1 at the time of turning can be accurately simulated by considering the slip angle θ of the tire 1 at the time of turning. Moreover, the cornering characteristics of the tire 1 can be analyzed and evaluated in a short time.

<第4実施形態>
第4実施形態について説明する。上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
<Fourth embodiment>
A fourth embodiment will be described. Constituent elements that are the same as or equivalent to those in the above-described embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are simplified or omitted.

図15は、本実施形態に係るタイヤ1のシミュレーション方法の一例を示すフローチャートである。図15に示すように、本実施形態においては、タイヤ1のキャンバー角αを設定するキャンバー角設定ステップ(ステップSP68)が実施される。移動ステップ(ステップSP70D)においては、処理部51は、ステップS68で設定されたタイヤ1のキャンバー角αに基づいて仮想路面6Mを傾斜させながらタイヤモデル1Mの周囲を移動させる。   FIG. 15 is a flowchart illustrating an example of a simulation method for the tire 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 15, in the present embodiment, a camber angle setting step (step SP68) for setting the camber angle α of the tire 1 is performed. In the moving step (step SP70D), the processing unit 51 moves around the tire model 1M while inclining the virtual road surface 6M based on the camber angle α of the tire 1 set in step S68.

図15において、ステップSP10,SP20,SP30,SP40,SP50,SP60,SP80の処理は、上述の実施形態と同等の処理であるため、その説明を省略する。   In FIG. 15, the processes of steps SP10, SP20, SP30, SP40, SP50, SP60, and SP80 are the same as those in the above-described embodiment, and thus description thereof is omitted.

図16は、タイヤ1のキャンバー角αが設定され、そのキャンバー角αに基づいて仮想路面6Mが回転中心AXに対して傾斜された状態を模式的に示す図である。ステップSP70Dにおいては、処理部51は、キャンバー角αに基づいて仮想路面6Mを傾斜させながら、タイヤモデル1Mの周囲においてその仮想路面6Mを回転させる。   FIG. 16 is a diagram schematically illustrating a state where the camber angle α of the tire 1 is set and the virtual road surface 6M is inclined with respect to the rotation center AX based on the camber angle α. In step SP70D, the processing unit 51 rotates the virtual road surface 6M around the tire model 1M while inclining the virtual road surface 6M based on the camber angle α.

以上説明したように、本実施形態によれば、タイヤ1のキャンバー角αが考慮されることにより、タイヤ1をより精度良くシミュレーションすることができる。また、タイヤ1のコーナリング特性を解析及び評価を短時間で実施することができる。   As described above, according to the present embodiment, the tire 1 can be simulated more accurately by considering the camber angle α of the tire 1. Moreover, the cornering characteristics of the tire 1 can be analyzed and evaluated in a short time.

<実施例>
次に、本発明に係る実施例について、図17を参照して説明する。本発明者は、上述の実施形態に従って、タイヤ1のコーナリング力についてのシミュレーションを行い、本発明の実施例に係るシミュレーション方法によりシミュレーション計算に要した計算時間と、従来例に係るシミュレーション方法によりシミュレーション計算に要した計算時間とを比較した。
<Example>
Next, an embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. The inventor performs a simulation on the cornering force of the tire 1 according to the above-described embodiment, and calculates the simulation time required for the simulation calculation by the simulation method according to the embodiment of the present invention and the simulation method according to the conventional example. The calculation time required for was compared.

実施例に係るシミュレーション方法及び従来例に係るシミュレーション方法において、タイヤサイズが315/80R22.5であるタイヤ1のコーナリング力をシミュレーションした。解析条件として、タイヤ1の空気圧を830[kPa]、タイヤ1に作用する接地荷重を36.77[kN]、タイヤ1と路面6との相対速度を80[km/h]、スリップ角を2[°]とした。   In the simulation method according to the example and the simulation method according to the conventional example, the cornering force of the tire 1 having a tire size of 315 / 80R22.5 was simulated. As analysis conditions, the air pressure of the tire 1 is 830 [kPa], the contact load acting on the tire 1 is 36.77 [kN], the relative speed between the tire 1 and the road surface 6 is 80 [km / h], and the slip angle is 2 [°].

実施例に係るシミュレーション方法は、タイヤモデル1Mを回転させずに仮想路面6Mを回転させる方法である。従来例に係るシミュレーション方法は、タイヤモデル1Mを回転させ、仮想路面6Mを並進運動させる方法である。   The simulation method according to the embodiment is a method of rotating the virtual road surface 6M without rotating the tire model 1M. The simulation method according to the conventional example is a method in which the tire model 1M is rotated and the virtual road surface 6M is translated.

従来例に係るシミュレーション方法の計算時間を100とした場合、実施例に係るシミュレーション方法の計算時間は、30であった。すなわち、本発明によれば、シミュレーション計算時間を大幅に短縮することができることが確認できた。   Assuming that the calculation time of the simulation method according to the conventional example is 100, the calculation time of the simulation method according to the example is 30. That is, according to the present invention, it was confirmed that the simulation calculation time can be greatly shortened.

また、コーナリング力の計算結果と実タイヤ計測結果とを比較した結果、従来例に係るシミュレーション方法の計算誤差を100とした場合、実施例に係るシミュレーション方法の計算誤差も100であった。すなわち、本発明に係るシミュレーション方法は、従来例に係るシミュレーション方法と同等のシミュレーション精度を得られることが確認できた。   Further, as a result of comparing the calculation result of the cornering force and the actual tire measurement result, when the calculation error of the simulation method according to the conventional example is set to 100, the calculation error of the simulation method according to the example is also 100. That is, it was confirmed that the simulation method according to the present invention can obtain the same simulation accuracy as the simulation method according to the conventional example.

このように、本発明に係るシミュレーション方法によりシミュレーション計算することにより、シミュレーション精度を維持したまま、シミュレーション計算時間を大幅に短縮することができ、シミュレーション効率が良好であることが確認できた。   As described above, by performing the simulation calculation by the simulation method according to the present invention, it is possible to significantly reduce the simulation calculation time while maintaining the simulation accuracy, and to confirm that the simulation efficiency is good.

1 タイヤ
1M タイヤモデル
2 ホイール
3 車軸
4 操舵装置
5 シミュレーション装置
6 路面
6M 仮想路面
7 接触部
8 接触部
9 非接触部
51 処理部
51A モデル作成部
51B 解析部
52 記憶部
53 入出力部
60 端末装置
61 入力装置
62 出力装置
100 車両
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tire 1M Tire model 2 Wheel 3 Axle 4 Steering device 5 Simulation device 6 Road surface 6M Virtual road surface 7 Contact part 8 Contact part 9 Non-contact part 51 Processing part 51A Model creation part 51B Analysis part 52 Storage part 53 Input / output part 60 Terminal device 61 Input device 62 Output device 100 Vehicle

Claims (7)

コンピュータを用いて車軸に支持されたホイールのリムに装着されるタイヤをシミュレーションするシミュレーション方法であって、
前記タイヤを有限個の複数の要素に分割して、前記コンピュータで解析可能な前記車軸及び前記リムを含む前記タイヤの有限要素モデルであるタイヤモデルを作成するタイヤモデル作成ステップと、
前記タイヤモデルにおいて前記タイヤが走行する路面と接触する接地部位をタイヤ周方向に複数設定する接地部位設定ステップと、
前記路面を模擬した仮想路面において前記タイヤモデルの複数の前記接地部位のそれぞれと接触する展開部位を複数設定する展開部位設定ステップと、
前記タイヤモデルの前記車軸及び前記リムの回転を拘束した状態で、前記タイヤモデルの複数の前記接地部位と前記接地部位に対応付けられた前記仮想路面の前記展開部位とが順次接触するように前記仮想路面を前記タイヤモデルの周囲で移動させる移動ステップと、
前記移動ステップにおける前記タイヤモデルに基づいて、前記タイヤの特性を解析する解析ステップと、
を含むタイヤのシミュレーション方法。
A simulation method for simulating a tire mounted on a wheel rim supported on an axle using a computer,
A tire model creating step of creating a tire model which is a finite element model of the tire including the axle and the rim, which is parsed by the computer, by dividing the tire into a finite number of elements;
A ground contact part setting step for setting a plurality of ground contact parts in the tire circumferential direction in contact with a road surface on which the tire travels in the tire model;
A deployment site setting step for setting a plurality of deployment sites in contact with each of the plurality of ground contact sites of the tire model on a virtual road surface simulating the road surface;
In a state in which rotation of the axle and the rim of the tire model is constrained, the plurality of ground contact parts of the tire model and the development part of the virtual road surface associated with the ground contact part sequentially contact each other. A moving step of moving a virtual road surface around the tire model;
Based on the tire model in the moving step, an analysis step for analyzing the characteristics of the tire;
Tire simulation method including
前記タイヤに作用する接地荷重を算出する接地荷重算出ステップを含み、
前記移動ステップは、前記接地部位と前記展開部位との接触において、前記接地荷重を前記接地部位に付与することを含む、
請求項1に記載のタイヤのシミュレーション方法。
Including a contact load calculating step of calculating a contact load acting on the tire;
The moving step includes applying the ground load to the ground contact part in contact between the ground contact part and the deployment part.
The tire simulation method according to claim 1.
前記タイヤの回転により発生する慣性力を算出する慣性力算出ステップを含み、
前記移動ステップは、前記慣性力を前記タイヤモデルに付与することを含む、
請求項1又は請求項2に記載のタイヤのシミュレーション方法。
An inertial force calculating step of calculating an inertial force generated by the rotation of the tire,
The moving step includes applying the inertial force to the tire model.
The tire simulation method according to claim 1 or 2.
前記タイヤの回転中心と前記路面と接触した前記タイヤのトレッド部の接触部との距離を算出するタイヤ変形量算出ステップを含み、
前記移動ステップは、前記距離に基づいて算出された慣性力を前記タイヤモデルの前記接触部に付与することを含む、
請求項3に記載のタイヤのシミュレーション方法。
A tire deformation amount calculating step of calculating a distance between a rotation center of the tire and a contact portion of a tread portion of the tire that has contacted the road surface;
The moving step includes applying an inertial force calculated based on the distance to the contact portion of the tire model.
The tire simulation method according to claim 3.
前記タイヤのスリップ角に基づいて前記タイヤの走行軌跡を算出する走行軌跡算出ステップを含み、
前記移動ステップは、前記走行軌跡に基づいて前記仮想路面を移動させることを含む、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のタイヤのシミュレーション方法。
A travel locus calculating step for calculating a travel locus of the tire based on a slip angle of the tire,
The moving step includes moving the virtual road surface based on the travel locus,
The tire simulation method according to any one of claims 1 to 4.
前記移動ステップは、前記タイヤのキャンバー角に基づいて前記仮想路面を傾斜させながら移動させることを含む、
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のタイヤのシミュレーション方法。
The moving step includes moving the virtual road surface while inclining based on a camber angle of the tire.
The tire simulation method according to any one of claims 1 to 5.
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のタイヤのシミュレーション方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。   A computer program that causes a computer to execute the tire simulation method according to any one of claims 1 to 6.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019111922A (en) * 2017-12-22 2019-07-11 住友ゴム工業株式会社 Simulation method

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