JP2019218017A - Tire simulation method and device - Google Patents

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Abstract

To provide a time simulation method and device capable of predicting the anti-detachment performance of a stud pin fit into a stud hole with high accuracy.SOLUTION: In a tire model 6 created by setting pull-out directions Pa to Pm of a stud pin model 4, adding a first node 60 set at a position corresponding to a tip of the stud pin 3 and second nodes 70a to 70m set at positions separated from the first node 60 in the pull-out directions Pa to Pm, setting constraint conditions of the first node 60 and the second nodes 70a to 70m such that the second nodes 70a to 70m are moved only in corresponding pull-out directions Pa to Pm while the second nodes 70a to 70m maintain a constant distance to the first node 60, and fitting the stud pin model 4 into a stud hole 2 of a rubber model 5, reaction force generated in the rubber model 5 is acquired by moving the stud pin model 4 in the pull-out directions Pa to Pm to calculate deformation of the rubber model 5.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、トレッド部に設けられたスタッド孔に嵌合されたスタッドピンの引き抜き力をシミュレーションするタイヤのシミュレーション方法及び装置に関する。   The present invention relates to a tire simulation method and apparatus for simulating a pull-out force of a stud pin fitted in a stud hole provided in a tread portion.

トレッド表面にスタッドピンが打ち込まれた空気入りタイヤは、一般にスタッドタイヤ又はスパイクタイヤと称され、主に氷雪路での走行に供される。スタッドタイヤでは、氷雪路での走行性能を十分に発揮させるにスタッドピンの保持を高めることが重要となる。   A pneumatic tire having stud pins driven into a tread surface is generally called a stud tire or a spike tire, and is mainly used for running on an icy road. In the case of stud tires, it is important to increase the stud pin retention so that the running performance on icy and snowy roads can be sufficiently exhibited.

そこで、従来より、スタッドピン及びスタッド孔を含むトレッドゴムのそれぞれを、有限個の要素でモデル化したスタッドピンモデル及びゴムモデルを用いて、スタッドピンの耐抜け性能を予測することが提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。   Thus, conventionally, it has been proposed to predict the stray pin pull-out resistance using a stud pin model and a rubber model in which each of the tread rubber including the stud pin and the stud hole is modeled by a finite number of elements. (For example, see Patent Document 1 below).

特開2000-238510JP 2000-238510

しかしながら、スタッドピンには車両走行時にタイヤ径方向以外にも様々な方向から引き抜き力が作用しているにも関わらず、特許文献1ではスタッドピンをタイヤ径方向外側へ引き抜く場合しか考慮されていない。しかも、タイヤには、通常、トレッド部に様々な形状の溝や陸部が形成されており、これらの形状によってスタッドピンが引き抜きやすい方向が異なっている。そのため、特許文献1では、スタッドピンの耐抜け性能を精度良く予測することが困難である。   However, despite the fact that pulling forces are applied to the stud pins from various directions other than the tire radial direction during running of the vehicle, Patent Document 1 only considers the case where the stud pins are pulled outward in the tire radial direction. . Moreover, in the tire, grooves and land portions of various shapes are usually formed in the tread portion, and the directions in which the stud pins are easily pulled out differ depending on these shapes. For this reason, in Patent Literature 1, it is difficult to accurately predict the anti-pulling performance of the stud pin.

そこで、スタッド孔に嵌合されたスタッドピンの耐抜け性能を精度良く予測することができるタイヤのシミュレーション方法及び装置を提供することを目的とする。   Accordingly, it is an object of the present invention to provide a tire simulation method and apparatus that can accurately predict the anti-pulling performance of a stud pin fitted into a stud hole.

本発明は、トレッド部に設けられたスタッド孔に嵌合されたスタッドピンの引き抜き力をシミュレーションするタイヤのシミュレーション方法において、前記スタッドピンを有限個の要素でモデル化したスタッドピンモデルを取得するステップと、前記スタッド孔を含む前記トレッド部の少なくとも一部を有限個の要素でモデル化したゴムモデルを取得するステップと、前記スタッドピンの先端部に相当する位置に第1節点を設定し、前記第1節点を前記スタッドピンモデルと剛体結合するステップと、前記スタッドピンモデルを引き抜く方向を設定し、前記第1節点から前記スタッドピンモデルを引き抜く方向へ離れた位置に第2節点を追加し、前記第2節点が第1節点との距離を一定に保ちつつ、前記スタッドピンモデルを引き抜く方向のみへ前記第2節点が移動するように前記第1節点及び第2節点の拘束条件を設定するステップと、前記スタッドピンモデルを、前記ゴムモデルの前記スタッド孔に嵌合させてタイヤモデルを作成するステップと、前記タイヤモデルにおいて前記スタッドピンモデルを引き抜く方向へ移動させて前記ゴムモデルの変形を計算することにより、前記スタッドピンモデルを引き抜く際に前記ゴムモデルに発生する反力を取得するものである。   The present invention provides a method for simulating a tire for simulating a pull-out force of a stud pin fitted in a stud hole provided in a tread portion, wherein a stud pin model obtained by modeling the stud pin with a finite number of elements is provided. Acquiring a rubber model in which at least a part of the tread portion including the stud hole is modeled with a finite number of elements, and setting a first node at a position corresponding to a tip end of the stud pin; Rigidly coupling a first node to the stud pin model, setting a direction in which the stud pin model is pulled out, and adding a second node at a position away from the first node in a direction in which the stud pin model is pulled out; The direction in which the second node is pulled out of the stud pin model while maintaining a constant distance from the first node Setting a constraint condition of the first node and the second node so that the second node moves only, and fitting the stud pin model into the stud hole of the rubber model to create a tire model And obtaining the reaction force generated in the rubber model when the stud pin model is pulled out by moving the stud pin model in the pulling direction in the tire model and calculating the deformation of the rubber model. It is.

本発明によれば、任意の方向へスタッドピンの引き抜き方向を設定することができるため、スタッドピンの耐抜け性能を精度良く予測することができる。   According to the present invention, the pull-out direction of the stud pin can be set in an arbitrary direction, so that the anti-pulling performance of the stud pin can be accurately predicted.

スタッドピン及びトレッド部のスタッド孔の断面図。Sectional drawing of the stud pin and the stud hole of a tread part. 本発明の一実施形態に係るタイヤのシミュレーション装置を示す図。The figure which shows the simulation device of the tire which concerns on one Embodiment of this invention. スタッドピンモデルを模式的に示す図。The figure which shows a stud pin model typically. ゴムモデルを模式的に示す図。The figure which shows a rubber model typically. 第1ゴムモデル及び第2ゴムモデルの一例を示す斜視図。The perspective view showing an example of the 1st rubber model and the 2nd rubber model. タイヤモデルを模式的に示す図。The figure which shows a tire model typically. 図1のタイヤのシミュレーション装置が実行するシミュレーション方法を示すフロー図。FIG. 2 is a flowchart showing a simulation method executed by the tire simulation device of FIG. 1.

以下、本発明の一実施形態について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.

本実施形態のタイヤのシミュレーション装置(以下、「装置」ということもある)10は、図1に示すような、トレッド部1に設けられたスタッド孔2と、スタッド孔2に嵌合されたスタッドピン3とを備える空気入りタイヤにおいて、スタッド孔2に嵌合されたスタッドピン3の引き抜き力を算出する。   The tire simulation device (hereinafter, also referred to as “device”) 10 of the present embodiment includes a stud hole 2 provided in a tread portion 1 and a stud fitted in the stud hole 2 as shown in FIG. In the pneumatic tire including the pin 3, the pull-out force of the stud pin 3 fitted in the stud hole 2 is calculated.

空気入りタイヤに設けられたスタッドピン3は、トレッド部1のスタッド孔2に嵌合される基部3aと、基部3aの端面3bからタイヤ半径方向外側に突出するスパイク部3cとを含んでいる。スパイク部3cは、トレッド部1の踏面1aよりタイヤ径方向外方へ突出しており、空気入りタイヤの転動時に路面と接触して大きな摩擦力を発生させる。   The stud pin 3 provided on the pneumatic tire includes a base 3a fitted into the stud hole 2 of the tread portion 1, and a spike 3c protruding outward from the end face 3b of the base 3a in the tire radial direction. The spike portion 3c protrudes outward in the tire radial direction from the tread surface 1a of the tread portion 1, and contacts the road surface when the pneumatic tire rolls to generate a large frictional force.

装置10は、図2に示すように、モデル取得部11と、節点設定部12、タイヤモデル作成部13、反力取得部14及び解析部20とを備える。これらのモデル取得部11と、節点設定部12、タイヤモデル作成部13及び反力取得部14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。   As shown in FIG. 2, the device 10 includes a model acquisition unit 11, a node setting unit 12, a tire model creation unit 13, a reaction force acquisition unit 14, and an analysis unit 20. The model acquisition unit 11, the node setting unit 12, the tire model creation unit 13, and the reaction force acquisition unit 14 have a CPU stored in advance in an information processing device such as a personal computer including a CPU, a memory, and various interfaces. By executing a processing routine (not shown), software and hardware are realized in cooperation.

装置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、空気入りタイヤに関するデータや、スタッドピンモデル4を引き抜く方向(以下、「引き抜き方向」ということもある)Pa〜Pmなどの条件に関するデータの設定を受け付け、これらのデータをメモリに記憶する。   The device 10 receives an operation from a user via a known operation unit such as a keyboard or a mouse, and receives data regarding the pneumatic tire and a direction in which the stud pin model 4 is pulled out (hereinafter, also referred to as a “pulling direction”) Pa. The setting of data relating to conditions such as .about.Pm is accepted, and these data are stored in the memory.

モデル取得部11は、スタッドピン3を有限個の要素でモデル化したスタッドピンモデル4を取得するスタッドピンモデル取得部15と、スタッド孔2を含むトレッド部1の一部を有限個の要素でモデル化したゴムモデル5を取得するゴムモデル取得部16とを備える。   The model acquisition unit 11 acquires a stud pin model acquisition unit 15 that acquires a stud pin model 4 in which the stud pin 3 is modeled with a finite number of elements, and a part of the tread unit 1 including the stud hole 2 with a finite number of elements. A rubber model acquisition unit 16 for acquiring the modeled rubber model 5.

図3に示すように、スタッドピンモデル4は、有限要素法によって取り扱い可能な有限個の要素40でモデル化されている。なお、本実施形態では要素40が4つの節点41を有する四辺形要素が用いられているが、これ以外にも、例えば、3つの節点を有する三角形要素や、2つの節点を有するビーム要素や、4つ以上の節点を有する3次元の連続体要素などが用いられても良い。   As shown in FIG. 3, the stud pin model 4 is modeled by a finite number of elements 40 that can be handled by the finite element method. In the present embodiment, a quadrilateral element in which the element 40 has four nodes 41 is used. In addition, for example, a triangular element having three nodes, a beam element having two nodes, A three-dimensional continuum element having four or more nodes may be used.

スパイク部3cはトレッド部1のスタッド孔2との嵌合に影響しない。そのため、本実施形態においてスタッドピンモデル取得部15に入力されるスタッドピンモデル4は、図1に示すスタッドピン3の基部3a及びスパイク部3cのうち、スタッド孔2に嵌合される基部3aのみがモデル化されている。また、本実施形態のスタッドピンモデル4は、スタッドピン3の基部3aの外表面近傍のみに限定してモデル化されている(図3及び図6参照)。   The spike portion 3c does not affect the fitting of the tread portion 1 with the stud hole 2. Therefore, in the present embodiment, the stud pin model 4 input to the stud pin model acquisition unit 15 is only the base 3a fitted to the stud hole 2 among the base 3a and the spike 3c of the stud pin 3 shown in FIG. Is modeled. Further, the stud pin model 4 of the present embodiment is modeled only in the vicinity of the outer surface of the base 3a of the stud pin 3 (see FIGS. 3 and 6).

また、各要素40には、要素番号、節点41の番号、節点41の座標値、及びスタッドピン3の材料特性(例えば密度、ヤング率、減衰係数等)などの数値データが定義される。これらの数値データは、コンピュータのメモリに記憶される。   Further, in each element 40, numerical data such as an element number, a number of the node 41, a coordinate value of the node 41, and material characteristics (for example, density, Young's modulus, damping coefficient, etc.) of the stud pin 3 are defined. These numerical data are stored in the memory of the computer.

本実施形態においてゴムモデル取得部16に入力されるゴムモデル5は、図4及び図5に示すように、スタッド孔2とその周囲を有限個の要素50aでモデル化したスタッド孔2に対応する孔7を有する第1ゴムモデル5aと、第1ゴムモデル5aの外側においてトレッド部1を有限個の要素50bでモデル化した第2ゴムモデル5bとを結合してなる。   As shown in FIGS. 4 and 5, the rubber model 5 input to the rubber model acquisition unit 16 in the present embodiment corresponds to the stud hole 2 and the stud hole 2 obtained by modeling the periphery of the stud hole 2 with a finite number of elements 50a. A first rubber model 5a having holes 7 and a second rubber model 5b obtained by modeling the tread portion 1 with a finite number of elements 50b outside the first rubber model 5a are combined.

第1ゴムモデル5aは、スタッド孔2に対応する孔7の周囲に設けられる円柱状の領域をモデル化したものである。   The first rubber model 5a is a model of a cylindrical region provided around the hole 7 corresponding to the stud hole 2.

また、第2ゴムモデル5bは、第1ゴムモデル5aの外側に設けられていればその大きさ範囲に特段の制限はないが、例えば、図5に示すようにスタッド孔2が設けられた1つのブロックをモデル化したり、あるいはトレッド部1全体をモデル化することができる。   The size range of the second rubber model 5b is not particularly limited as long as it is provided outside the first rubber model 5a. For example, as shown in FIG. One block can be modeled, or the entire tread portion 1 can be modeled.

第1ゴムモデル5a及び第2ゴムモデル5bを構成する各要素50a、50bは、スタッドピンモデル4と同様に、要素番号、節点51a,51bの番号、節点51a,51bの座標値や、トレッド部1を構成するゴム材料の材料特性(例えば密度、ヤング率又は減衰係数等)などの数値データが定義される。   Like the stud pin model 4, each element 50a, 50b constituting the first rubber model 5a and the second rubber model 5b has an element number, a number of the nodes 51a, 51b, a coordinate value of the nodes 51a, 51b, and a tread portion. Numerical data such as material properties (for example, density, Young's modulus, damping coefficient, etc.) of the rubber material constituting 1 are defined.

なお、図4に示すようにゴムモデル5において、第1ゴムモデル5aを構成する要素50aは、第2ゴムモデル5bを構成する要素50bより細かい要素であること、つまり、第1ゴムモデル5aに設けられた節点51aの間隔が第2ゴムモデル5bに設けられた節点51bの間隔より小さいことが好ましい。   As shown in FIG. 4, in the rubber model 5, the element 50a forming the first rubber model 5a is a finer element than the element 50b forming the second rubber model 5b. It is preferable that the interval between the provided nodes 51a is smaller than the interval between the nodes 51b provided on the second rubber model 5b.

節点設定部12は、図2に示すように、第1節点設定部17と第2節点設定部18とを備える。第1節点設定部17は、スタッドピンモデル4においてスタッドピン3の先端部に相当する位置にスタッドピンモデル4と剛体結合させた第1節点60を設定する(図3参照)。   The node setting section 12 includes a first node setting section 17 and a second node setting section 18 as shown in FIG. The first node setting unit 17 sets a first node 60 rigidly connected to the stud pin model 4 at a position corresponding to the tip of the stud pin 3 in the stud pin model 4 (see FIG. 3).

ここで、第1節点60を設定するスタッドピン3の先端部に相当する位置は、スタッドピン3の中心軸上におけるスタッドピン3の基部3aの端面3bからスパイク部3cの先端までに相当する領域に設けることができ、例えば、スタッドピン3の基部3aの端面3bからスパイク部3cの突出方向へ5mm離れた位置までに相当する領域に設けることができる。   Here, the position corresponding to the tip of the stud pin 3 for setting the first node 60 is a region on the central axis of the stud pin 3 from the end face 3b of the base 3a of the stud pin 3 to the tip of the spike 3c. For example, it can be provided in a region corresponding to a position 5 mm away from the end surface 3b of the base 3a of the stud pin 3 in the direction in which the spike portion 3c protrudes.

第2節点設定部18は、図3に示すように、タイヤ径方向(言い換えれば、スタッドピン3の中心軸方向)Rと平行な引き抜き方向Paに加えて、タイヤ径方向Rに対する傾斜角度が異なる複数の引き抜き方向Pb〜Pmを設定する。また、第2節点設定部18は、設定した複数の引き抜き方向Pa〜Pm毎に、第1節点60より引き抜き方向Pa〜Pmへ所定距離だけ離れた位置に複数の第2節点70a〜70mをそれぞれ設定する。   As shown in FIG. 3, the second node setting unit 18 has a different inclination angle with respect to the tire radial direction R in addition to the pull-out direction Pa parallel to the tire radial direction (in other words, the central axis direction of the stud pin 3) R. A plurality of drawing directions Pb to Pm are set. In addition, the second node setting unit 18 assigns a plurality of second nodes 70a to 70m at positions separated by a predetermined distance from the first node 60 in the extraction directions Pa to Pm for each of the set multiple extraction directions Pa to Pm. Set.

なお、本実施形態では、図3のように13個の引き抜き方向Pa〜Pm及び第2節点70a〜70mを設定する場合について説明するが、第2節点設定部18が設定する引き抜き方向及び第2節点の個数は、1個でも複数個でも任意に設定することができる。   Note that, in the present embodiment, a case will be described in which thirteen pull-out directions Pa to Pm and the second nodes 70a to 70m are set as shown in FIG. 3, but the pull-out direction and the second node set by the second node setting unit 18 are set. The number of nodes can be arbitrarily set to one or more.

また、第2節点設定部18は、第2節点70a〜70mが第1節点60との距離を一定に保ちつつ、第2節点70a〜70mが対応する引き抜き方向Pa〜Pmのみへ移動するように第1節点60及び第2節点70a〜70mの移動を制限する拘束条件を設定する。つまり、第2節点70aは第1節点60との距離を一定に保ちつつ引き抜き方向Paのみへ移動し、他の第2節点70b〜70mについても、第2節点70a同様、第1節点60との距離を一定に保ちつつ対応する引き抜き方向Pb〜Pmのみへ移動するように、第2節点70a〜70m毎に拘束条件を設定する。   Also, the second node setting unit 18 controls the second nodes 70a to 70m to move only in the corresponding pull-out directions Pa to Pm while keeping the distance between the second nodes 70a to 70m and the first node 60 constant. A constraint condition for restricting the movement of the first node 60 and the second nodes 70a to 70m is set. In other words, the second node 70a moves only in the pull-out direction Pa while maintaining a constant distance from the first node 60, and the other second nodes 70b to 70m are connected to the first node 60 similarly to the second node 70a. The constraint condition is set for each of the second nodes 70a to 70m so as to move only in the corresponding pulling directions Pb to Pm while keeping the distance constant.

タイヤモデル作成部13は、スタッドピンモデル4を、ゴムモデル5のスタッド孔2に嵌合させて図6に示すようなタイヤモデル6を作成する。   The tire model creating section 13 fits the stud pin model 4 into the stud hole 2 of the rubber model 5 to create a tire model 6 as shown in FIG.

反力取得部14は、複数設定された引き抜き方向Pa〜Pmから1の引き抜き方向を選択し、タイヤモデル6において選択した引き抜き方向Pa〜Pmへスタッドピンモデル4を移動させてゴムモデル5の変形を計算する。これにより、反力取得部14は、選択した引き抜き方向Pa〜Pmへスタッドピンモデル4を引き抜く際にゴムモデル5に発生する反力を取得する。取得した反力は、選択した引き抜き方向Pa〜Pmへスタッドピン3をスタッド孔2から引き抜くために必要な引き抜き力に相当する。   The reaction force acquiring unit 14 selects one pull-out direction from the plurality of pull-out directions Pa to Pm, moves the stud pin model 4 in the pull-out direction Pa to Pm selected in the tire model 6, and deforms the rubber model 5. Is calculated. Thereby, the reaction force acquisition unit 14 acquires the reaction force generated in the rubber model 5 when the stud pin model 4 is pulled out in the selected drawing direction Pa to Pm. The acquired reaction force corresponds to a pulling force required to pull out the stud pin 3 from the stud hole 2 in the selected pulling direction Pa to Pm.

反力取得部14は、第2節点設定部18において設定した複数の引き抜き方向Pa〜Pm毎にスタッドピンモデル4を引き抜く際にゴムモデル5に発生する反力を取得し、取得した反力を引き抜き方向Pa〜Pmと対応付けてメモリに記憶させる。   The reaction force acquiring unit 14 acquires a reaction force generated in the rubber model 5 when the stud pin model 4 is pulled out for each of the plurality of drawing directions Pa to Pm set in the second node setting unit 18 and calculates the obtained reaction force. The information is stored in the memory in association with the pull-out directions Pa to Pm.

解析部20は、反力取得部14において複数の引き抜き方向Pa〜Pm毎に取得した反力のうち最小の反力と、最小の反力となる引き抜き方向Pa〜Pmを取得し、これらをディスプレイ等の出力部から出力する。   The analysis unit 20 obtains the minimum reaction force among the reaction forces acquired for each of the plurality of extraction directions Pa to Pm by the reaction force acquisition unit 14 and the extraction direction Pa to Pm that is the minimum reaction force, and displays them. And the like.

次に、装置10の動作について、主に図7を参照しつつ説明する。   Next, the operation of the device 10 will be described mainly with reference to FIG.

まず、ステップS1において、スタッドピンモデル取得部15がスタッドピンモデル4を取得する。   First, in step S1, the stud pin model acquisition unit 15 acquires the stud pin model 4.

次いで、ゴムモデル取得部16が第1ゴムモデル5a及び第2ゴムモデル5bを取得し(ステップS2、ステップS3)、取得した第1ゴムモデル5a及び第2ゴムモデル5bを結合してゴムモデル5を作成する(ステップS4)。   Next, the rubber model acquisition unit 16 acquires the first rubber model 5a and the second rubber model 5b (Step S2, Step S3), and combines the acquired first rubber model 5a and second rubber model 5b to form the rubber model 5 Is created (step S4).

次いで、ステップS5において、第1節点設定部17が第1節点60を設定し、第2節点設定部18が、引き抜き方向Pa〜Pm、第2節点70a〜70m及び拘束条件を設定する。   Next, in step S5, the first node setting unit 17 sets the first node 60, and the second node setting unit 18 sets the pull-out directions Pa to Pm, the second nodes 70a to 70m, and the constraint conditions.

次いで、ステップS6において、タイヤモデル作成部13が、スタッドピンモデル4をゴムモデル5の孔7に嵌合させて図6に示すようなタイヤモデル6を作成する。   Next, in step S6, the tire model creating unit 13 fits the stud pin model 4 into the hole 7 of the rubber model 5 to create a tire model 6 as shown in FIG.

次いで、反力取得部14が、複数の引き抜き方向Pa〜Pmから1の引き抜き方向Pa〜Pmを選択し(ステップS7)、その後、タイヤモデル6において選択した引き抜き方向Pa〜Pmへスタッドピンモデル4を移動させてゴムモデル5の変形を計算し、ゴムモデル5に発生する反力を取得する(ステップS8)。   Next, the reaction force acquiring unit 14 selects one of the pull-out directions Pa to Pm from the plurality of pull-out directions Pa to Pm (Step S7), and then moves the stud pin model 4 to the pull-out direction Pa to Pm selected in the tire model 6. Is moved to calculate the deformation of the rubber model 5, and the reaction force generated in the rubber model 5 is obtained (step S8).

次いで、第2節点設定部18において設定した複数の引き抜き方向Pa〜Pmの全てについてスタッドピンモデル4を引き抜く際にゴムモデル5に発生する反力を取得したか否か判断し、反力を取得していない引き抜き方向Pa〜Pmが残存している場合(ステップS9のNo)、ステップS10へ進み、反力を取得していない引き抜き方向Pa〜Pmを選択した後、ステップS8に戻り、ステップS10において選択した引き抜き方向Pa〜Pmについてスタッドピンモデル4を引き抜く際にゴムモデル5に発生する反力を取得する。   Next, it is determined whether or not the reaction force generated in the rubber model 5 when the stud pin model 4 is pulled out for all of the plurality of drawing directions Pa to Pm set in the second node setting unit 18 is obtained, and the reaction force is obtained. If the pull-out directions Pa to Pm that have not been performed remain (No in Step S9), the process proceeds to Step S10, and after selecting the pull-out directions Pa to Pm for which the reaction force has not been acquired, the process returns to Step S8 and returns to Step S10. The reaction force generated in the rubber model 5 when the stud pin model 4 is pulled out is obtained for the pulling directions Pa to Pm selected in.

そして、全ての引き抜き方向Pa〜Pmについてスタッドピンモデル4を引き抜く際にゴムモデル5に発生する反力を取得すると(ステップS9のYes)、ステップS11へ進み、解析部20が、引き抜き方向Pa〜Pmについて取得した反力のうち、最小の反力と、最小の反力となる引き抜き方向Pa〜Pmを出力部から出力する。   Then, when the reaction force generated in the rubber model 5 when the stud pin model 4 is pulled out in all the pulling directions Pa to Pm is obtained (Yes in step S9), the process proceeds to step S11, and the analyzing unit 20 sets the pulling directions Pa to Pm. Among the reaction forces acquired for Pm, the output unit outputs the minimum reaction force and the pull-out directions Pa to Pm that provide the minimum reaction force.

以上のような本実施形態の装置10では、スタッドピンモデル4の引き抜き方向Pa〜Pmを設定し、スタッドピン3の先端部に相当する位置に設定した第1節点60と、第1節点60から引き抜き方向Pa〜Pmへ離れた位置に設定した第2節点70a〜70mを追加し、第2節点70a〜70mが第1節点60との距離を一定に保ちつつ、それぞれ対応する引き抜き方向Pa〜Pmのみへ第2節点70a〜70mが移動するように第1節点60及び第2節点70a〜70mの拘束条件を設定し、スタッドピンモデル4をゴムモデル5の孔7に嵌合させて作成したタイヤモデル6において、スタッドピンモデル4を引き抜き方向Pa〜Pmへ移動させてゴムモデル5の変形を計算する。そのため、装置10では、スタッドピン3をスタッド孔2から任意の方向へ引き抜くために必要な引き抜き力を予測することができ、スタッドピン3の耐抜け性能を精度良く予測することができる。   In the device 10 of the present embodiment as described above, the pull-out directions Pa to Pm of the stud pin model 4 are set, and the first node 60 set at a position corresponding to the tip of the stud pin 3 and the first node 60 The second nodes 70a to 70m set at positions away from the pull-out directions Pa to Pm are added, and the second nodes 70a to 70m keep the distance from the first node 60 constant, and the corresponding pull-out directions Pa to Pm, respectively. A tire created by setting the constraint conditions of the first node 60 and the second nodes 70a to 70m so that the second nodes 70a to 70m move only to the stud pin model 4 and the hole 7 of the rubber model 5 In the model 6, the deformation of the rubber model 5 is calculated by moving the stud pin model 4 in the pull-out directions Pa to Pm. Therefore, in the device 10, the pull-out force required to pull out the stud pin 3 from the stud hole 2 in an arbitrary direction can be predicted, and the pull-out resistance performance of the stud pin 3 can be accurately predicted.

また、本実施形態では、スタッド孔2とその周囲を要素50aでモデル化した第1ゴムモデル5aと、第1ゴムモデル5aの外側においてトレッド部1を要素50bでモデル化した第2ゴムモデル5bとを結合してゴムモデル5を取得する。そのため、スタッド孔2の形状及びトレッド部1のパターン形状のいずれか一方を設計変更した場合に、他方のモデルを利用することができ、モデル最適化に要する作業工数を低減することができる。   Further, in the present embodiment, the first rubber model 5a in which the stud hole 2 and its periphery are modeled by the element 50a, and the second rubber model 5b in which the tread portion 1 is modeled by the element 50b outside the first rubber model 5a. And a rubber model 5 is obtained. Therefore, when one of the shape of the stud hole 2 and the pattern shape of the tread portion 1 is changed in design, the other model can be used, and the number of work steps required for model optimization can be reduced.

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   While some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments have been presented by way of example only, and are not intended to limit the scope of the inventions. These embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and equivalents thereof.

1…トレッド部、2…スタッド孔、3…スタッドピン、3a…基部、3b…端面、3c…スパイク部、4…スタッドピンモデル、5…ゴムモデル、5a…第1ゴムモデル、5b…第2ゴムモデル、6…タイヤモデル、10…装置、11…モデル取得部、12…節点設定部、13…タイヤモデル作成部、14…反力取得部、15…スタッドピンモデル取得部、16…ゴムモデル取得部、17…第1節点設定部、18…第2節点設定部、20…解析部、60…第1節点、70a〜70m…第2節点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Tread part, 2 ... Stud hole, 3 ... Stud pin, 3a ... Base part, 3b ... End face, 3c ... Spike part, 4 ... Stud pin model, 5 ... Rubber model, 5a ... First rubber model, 5b ... Second Rubber model, 6 tire model, 10 device, 11 model acquisition unit, 12 node setting unit, 13 tire model creation unit, 14 reaction force acquisition unit, 15 stud pin model acquisition unit, 16 rubber model Acquisition unit, 17 first node setting unit, 18 second node setting unit, 20 analysis unit, 60 first node, 70a to 70m second node

Claims (6)

トレッド部に設けられたスタッド孔に嵌合されたスタッドピンの引き抜き力をシミュレーションするタイヤのシミュレーション方法において、
前記スタッドピンを有限個の要素でモデル化したスタッドピンモデルを取得するステップと、
前記スタッド孔を含む前記トレッド部の少なくとも一部を有限個の要素でモデル化したゴムモデルを取得するステップと、
前記スタッドピンの先端部に相当する位置に第1節点を設定し、前記第1節点を前記スタッドピンモデルと剛体結合するステップと、
前記スタッドピンモデルを引き抜く方向を設定し、前記第1節点から前記スタッドピンモデルを引き抜く方向へ離れた位置に第2節点を追加し、前記第2節点が第1節点との距離を一定に保ちつつ、前記スタッドピンモデルを引き抜く方向のみへ前記第2節点が移動するように前記第1節点及び第2節点の拘束条件を設定するステップと、
前記スタッドピンモデルを、前記ゴムモデルの前記スタッド孔に嵌合させてタイヤモデルを作成するステップと、
前記タイヤモデルにおいて前記スタッドピンモデルを引き抜き方向へ移動させて前記ゴムモデルの変形を計算することにより、前記スタッドピンモデルを引き抜く際に前記ゴムモデルに発生する反力を取得するステップと
を備えるタイヤのシミュレーション方法。
In a tire simulation method for simulating a pull-out force of a stud pin fitted in a stud hole provided in a tread portion,
Obtaining a stud pin model in which the stud pin is modeled with a finite number of elements,
Acquiring a rubber model in which at least a part of the tread portion including the stud hole is modeled with a finite number of elements,
Setting a first node at a position corresponding to the tip of the stud pin, and rigidly coupling the first node to the stud pin model;
The direction in which the stud pin model is pulled out is set, and a second node is added at a position away from the first node in the direction in which the stud pin model is pulled out, and the distance between the second node and the first node is kept constant. Setting constraint conditions of the first and second nodes so that the second nodes move only in a direction in which the stud pin model is pulled out;
Creating a tire model by fitting the stud pin model into the stud hole of the rubber model;
Calculating the deformation of the rubber model by moving the stud pin model in the pull-out direction in the tire model to obtain a reaction force generated in the rubber model when the stud pin model is pulled out. Simulation method.
前記スタッドピンモデルを引き抜く方向が、タイヤ径方向に対して傾斜している請求項1に記載のタイヤのシミュレーション方法。   The tire simulation method according to claim 1, wherein a direction in which the stud pin model is pulled out is inclined with respect to a tire radial direction. 前記スタッドピンモデルを引き抜く方向を複数設定し、
設定した複数の引き抜き方向毎に第2節点を設定し、
複数の引き抜き方向毎に前記スタッドピンモデルを引き抜く際に前記ゴムモデルに発生する反力を取得するステップを含む請求項1又は2に記載のタイヤのシミュレーション方法。
Set multiple directions to pull out the stud pin model,
A second node is set for each of the set plurality of drawing directions,
The tire simulation method according to claim 1 or 2, further comprising a step of acquiring a reaction force generated in the rubber model when the stud pin model is pulled out for each of a plurality of drawing directions.
複数の引き抜き方向毎に取得した反力のうち最小の反力及びその反力となる引き抜き方向を取得するステップを含む請求項3に記載のタイヤのシミュレーション方法。   4. The tire simulation method according to claim 3, further comprising a step of acquiring a minimum reaction force among the reaction forces acquired for each of the plurality of drawing directions and a drawing direction that is the reaction force. 5. 前記ゴムモデルを取得するステップは、前記スタッド孔とその周囲を有限個の要素でモデル化した第1ゴムモデルを取得するステップと、前記第1ゴムモデルの外側においてトレッド部を有限個の要素でモデル化した第2ゴムモデルを取得するステップと、前記第1ゴムモデルと前記第2ゴムモデルとを結合して前記ゴムモデルを取得するステップとを備える請求項1〜4のいずれか1項に記載のタイヤのシミュレーション方法。   The step of obtaining the rubber model includes the steps of obtaining a first rubber model obtained by modeling the stud hole and the periphery thereof with a finite number of elements, and forming a tread portion with a finite number of elements outside the first rubber model. The method according to any one of claims 1 to 4, further comprising: obtaining a modeled second rubber model; and coupling the first rubber model and the second rubber model to obtain the rubber model. The described tire simulation method. トレッド部に設けられたスタッド孔に嵌合されたスタッドピンの引き抜き力をシミュレーションするタイヤのシミュレーション装置において、
前記スタッドピンを有限個の要素でモデル化したスタッドピンモデルを取得するスタッドピンモデル取得部と、
前記スタッド孔を含む前記トレッド部の少なくとも一部を有限個の要素でモデル化したゴムモデルを取得するゴムモデル取得部と、
前記スタッドピンの先端部に相当する位置に第1節点を設定し、前記第1節点を前記スタッドピンモデルと剛体結合する第1節点設定部と、
前記スタッドピンモデルを引き抜く方向を設定し、前記第1節点から前記スタッドピンモデルを引き抜く方向へ離れた位置に第2節点を追加し、前記第2節点が第1節点との距離を一定に保ちつつ、前記スタッドピンモデルを引き抜く方向のみへ前記第2節点が移動するように前記第1節点及び第2節点の拘束条件を設定する第2節点設定部と、
前記スタッドピンモデルを、前記ゴムモデルの前記スタッド孔に嵌合させてタイヤモデルを作成するタイヤモデル作成部と、
前記タイヤモデルにおいて前記スタッドピンモデルを引き抜き方向へ移動させて前記ゴムモデルの変形を計算することにより、前記スタッドピンモデルを引き抜く際に前記ゴムモデルに発生する反力を取得する反力取得部と
を備えるタイヤのシミュレーション装置。
In a tire simulation device that simulates a pull-out force of a stud pin fitted in a stud hole provided in a tread portion,
A stud pin model acquisition unit for acquiring a stud pin model obtained by modeling the stud pin with a finite number of elements,
A rubber model acquisition unit that acquires a rubber model in which at least a part of the tread portion including the stud hole is modeled with a finite number of elements,
A first node setting unit that sets a first node at a position corresponding to the tip of the stud pin, and rigidly couples the first node to the stud pin model;
The direction in which the stud pin model is pulled out is set, and a second node is added at a position away from the first node in the direction in which the stud pin model is pulled out, and the distance between the second node and the first node is kept constant. A second node setting unit that sets constraint conditions of the first node and the second node such that the second node moves only in a direction in which the stud pin model is pulled out;
A tire model creation unit that creates the tire model by fitting the stud pin model into the stud hole of the rubber model;
A reaction force obtaining unit that obtains a reaction force generated in the rubber model when the stud pin model is pulled out by moving the stud pin model in the pulling direction in the tire model and calculating the deformation of the rubber model; A tire simulation device comprising:
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5037598Y1 (en) * 1969-12-20 1975-10-31
JPS59118381A (en) * 1982-12-24 1984-07-09 小野谷機工株式会社 Extractor for spike pin of snow tire
JPS59132405U (en) * 1983-02-24 1984-09-05 高橋 リク Spiked tire pin removal tool
JP2012030690A (en) * 2010-07-30 2012-02-16 Bridgestone Corp Studded tire
JP2015009788A (en) * 2013-07-02 2015-01-19 住友ゴム工業株式会社 Design method of tire
JP2021011241A (en) * 2019-07-09 2021-02-04 住友ゴム工業株式会社 Evaluation method and evaluation device of spike tire

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5037598B2 (en) 2009-12-18 2012-09-26 テクトロニクス・インターナショナル・セールス・ゲーエムベーハー Trigger generation apparatus and method for signal analyzer

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5037598Y1 (en) * 1969-12-20 1975-10-31
JPS59118381A (en) * 1982-12-24 1984-07-09 小野谷機工株式会社 Extractor for spike pin of snow tire
JPS59132405U (en) * 1983-02-24 1984-09-05 高橋 リク Spiked tire pin removal tool
JP2012030690A (en) * 2010-07-30 2012-02-16 Bridgestone Corp Studded tire
JP2015009788A (en) * 2013-07-02 2015-01-19 住友ゴム工業株式会社 Design method of tire
JP2021011241A (en) * 2019-07-09 2021-02-04 住友ゴム工業株式会社 Evaluation method and evaluation device of spike tire

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