JP2022100070A - Tyre model modeling method, tyre model modeling device, and tyre model modeling program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンピュータを用いたタイヤモデル作成方法、タイヤモデル作成装置、およびタイヤモデル作成プログラムに関する。 The present invention relates to a tire model creation method using a computer, a tire model creation device, and a tire model creation program.
コンピュータで解析可能な要素でモデル化したタイヤモデルは、コンピュータでタイヤ性能をシミュレーションすることにより最適形状を持つタイヤの設計に用いられている。 A tire model modeled with computer-analyzable elements is used to design a tire with an optimum shape by simulating tire performance with a computer.
形状の異なるタイヤモデルを作成する技術としてモーフィングがある。モーフィングは、有限要素モデルの節点や要素を直接変更する技術であり、タイヤモデルの準備工数を削減することができる。 Morphing is a technique for creating tire models with different shapes. Morphing is a technique for directly changing the nodes and elements of a finite element model, and can reduce the man-hours required to prepare a tire model.
例えば、特許文献1には、モーフィングをタイヤモデルの形状と厚みに適用し、最適なタイヤ形状の探索に使用している。 For example, in Patent Document 1, morphing is applied to the shape and thickness of a tire model and used to search for an optimum tire shape.
タイヤの設計初期段階において、トレッドに設ける主溝の位置は、モールドプロファイルの決定にあたって重要なファクターである。主溝の位置を最適化するために、主溝の位置が異なるタイヤモデルを複数準備する必要があるが、主溝の位置を変更したタイヤモデルを複数準備するには工数がかかる。 In the early stages of tire design, the position of the main groove on the tread is an important factor in determining the mold profile. In order to optimize the position of the main groove, it is necessary to prepare a plurality of tire models having different positions of the main groove, but it takes man-hours to prepare a plurality of tire models having different positions of the main groove.
本発明の実施形態は、以上の点に鑑み、主溝の位置が異なるタイヤモデルを容易に得ることができるタイヤモデルの作成方法、作成装置および作成プログラムを提供することを目的とする。 In view of the above points, it is an object of the present invention to provide a tire model creation method, a creation device, and a creation program capable of easily obtaining tire models having different main groove positions.
本発明に係る第1の態様は、コンピュータで解析可能な要素でモデル化されたタイヤモデルをコンピュータが作成する方法であって、トレッドに少なくとも1つの主溝を有する基準タイヤモデルを設定するステップと、前記基準タイヤモデルにおいて移動させる少なくとも1つの主溝を設定するとともに当該移動させる主溝をそれぞれ構成する節点群を設定するステップと、前記移動させる主溝に対して主溝移動量を設定するステップと、前記移動させる主溝毎に、トレッド表面の節点のうち3つの節点を指定して当該3つの節点を通る基準円の中心および半径を求めるステップと、前記基準円の中心および半径に基づいて前記主溝移動量から移動角度を算出するとともに、移動させる前記節点群の各節点に対応した円の半径を算出するステップと、前記節点群の各節点を前記基準円の中心を回転中心として前記移動角度で回転移動させるステップと、を含む、タイヤモデル作成方法である。 The first aspect according to the present invention is a method in which a computer creates a tire model modeled by elements that can be analyzed by a computer, and a step of setting a reference tire model having at least one main groove in the tread. , A step of setting at least one main groove to be moved in the reference tire model, a step of setting a node group constituting each of the main grooves to be moved, and a step of setting the main groove movement amount for the main groove to be moved. Based on the step of designating three nodes of the tread surface for each main groove to be moved and obtaining the center and radius of the reference circle passing through the three nodes, and the center and radius of the reference circle. The step of calculating the movement angle from the amount of movement of the main groove and calculating the radius of the circle corresponding to each node of the node group to be moved, and the step of calculating each node of the node group with the center of the reference circle as the center of rotation. It is a tire model creation method including a step of rotating and moving at a moving angle.
本発明に係る第2の態様は、コンピュータで解析可能な要素でモデル化されトレッドに少なくとも1つの主溝を有する基準タイヤモデルを設定する基準モデル設定部と、前記基準タイヤモデルにおいて移動させる少なくとも1つの主溝を設定するとともに当該移動させる主溝をそれぞれ構成する節点群を設定する節点群設定部と、前記移動させる主溝に対して主溝移動量を設定する移動量設定部と、前記移動させる主溝毎に、トレッド表面の節点のうち3つの節点を指定して当該3つの節点を通る基準円の中心および半径を求める基準円設定部と、前記基準円の中心および半径に基づいて前記主溝移動量から移動角度を算出する移動角度算出部と、前記基準円の中心に基づいて前記節点群の各節点に対応した円の半径を算出する半径算出部と、前記節点群の各節点を前記基準円の中心を回転中心として前記移動角度で回転移動させる回転移動部と、を有するタイヤモデル作成装置である。 A second aspect of the present invention comprises a reference model setting unit that sets a reference tire model that is modeled on a computer-analyzable element and has at least one main groove in the tread, and at least one that is moved in the reference tire model. A node group setting unit that sets one main groove and a node group that constitutes each of the main grooves to be moved, a movement amount setting unit that sets the main groove movement amount for the main groove to be moved, and the movement. A reference circle setting unit for designating three nodes on the surface of the tread for each main groove to obtain the center and radius of the reference circle passing through the three nodes, and the reference circle based on the center and radius of the reference circle. A movement angle calculation unit that calculates the movement angle from the movement amount of the main groove, a radius calculation unit that calculates the radius of the circle corresponding to each node of the node group based on the center of the reference circle, and each node of the node group. Is a tire model creating device having a rotationally moving portion that rotationally moves at the moving angle with the center of the reference circle as the center of rotation.
本発明に係る第3の態様は、コンピュータで解析可能な要素でモデル化されたタイヤモデルを作成するためのプログラムであって、コンピュータに、トレッドに少なくとも1つの主溝を有する基準タイヤモデルを設定するステップと、前記基準タイヤモデルにおいて移動させる少なくとも1つの主溝を設定するとともに当該移動させる主溝をそれぞれ構成する節点群を設定するステップと、前記移動させる主溝に対して主溝移動量を設定するステップと、前記移動させる主溝毎に、トレッド表面の節点のうち3つの節点を指定して当該3つの節点を通る基準円の中心および半径を求めるステップと、前記基準円の中心および半径に基づいて前記主溝移動量から移動角度を算出するとともに、移動させる前記節点群の各節点に対応した円の半径を算出するステップと、前記節点群の各節点を前記基準円の中心を回転中心として前記移動角度で回転移動させるステップと、を実行させるためのタイヤモデル作成プログラムである。 A third aspect of the present invention is a program for creating a tire model modeled with elements that can be analyzed by a computer, and a reference tire model having at least one main groove in the tread is set in the computer. Steps to be performed, at least one main groove to be moved in the reference tire model, a step to set a node group constituting each of the main grooves to be moved, and a main groove movement amount with respect to the main groove to be moved. A step to set, a step to specify three of the nodes on the tread surface for each main groove to be moved, a step to obtain the center and radius of a reference circle passing through the three nodes, and a step to obtain the center and radius of the reference circle. The step of calculating the movement angle from the amount of movement of the main groove based on the above, calculating the radius of the circle corresponding to each node of the node group to be moved, and rotating each node of the node group around the center of the reference circle. It is a tire model creation program for executing a step of rotating and moving at the movement angle as a center.
上記第1~3の態様においては、前記主溝移動量を設定する際に、前記移動させる主溝毎に複数の主溝移動量を設定してもよい。そして、前記移動させる主溝毎に、前記複数の主溝移動量から最大移動量を求めること、前記移動させる主溝毎に、前記節点群を前記最大移動量で移動させることによりトレッド表面で要素つぶれが生じるか否かを判定すること、前記要素つぶれが生じる場合に、前記最大移動量で移動させた位置から更に前記最大移動量に相当する移動量以上離れた節点を固定節点に設定し、前記要素つぶれを起こした節点から前記固定節点の手前までに含まれる節点を可変節点に設定すること、および、前記可変節点が設定されている場合に、前記節点群の各節点を回転移動させたときにトレッド表面における回転移動後の節点と前記固定節点との間に前記可変節点を均等配置させること、をさらに含んでもよい。 In the first to third aspects, when setting the main groove movement amount, a plurality of main groove movement amounts may be set for each of the main grooves to be moved. Then, the maximum movement amount is obtained from the plurality of main groove movement amounts for each of the main grooves to be moved, and the node group is moved by the maximum movement amount for each of the main grooves to be moved, so that the element is formed on the tread surface. It is determined whether or not crushing occurs, and when the element crushing occurs, a node further separated from the position moved by the maximum movement amount by a movement amount corresponding to the maximum movement amount or more is set as a fixed node. The nodes included from the node where the element collapsed to the front of the fixed node are set as the variable node, and when the variable node is set, each node of the node group is rotated and moved. Occasionally, it may further include evenly arranging the variable nodes between the nodes after rotational movement on the tread surface and the fixed nodes.
また、前記要素つぶれが生じるか否かを判定する場合において、前記節点群を前記最大移動量で移動させる際に、前記節点群のトレッド表面における節点が他の節点を越えて移動するときに前記要素つぶれが生じると判定してもよい。 Further, in the case of determining whether or not the element collapse occurs, when the node group is moved by the maximum movement amount, the node on the tread surface of the node group moves beyond the other nodes. It may be determined that element collapse occurs.
本発明の実施形態によれば、主溝の位置が異なるタイヤモデルを容易に得ることができる。 According to the embodiment of the present invention, it is possible to easily obtain a tire model in which the positions of the main grooves are different.
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は一実施形態に係るタイヤモデル作成方法のフローチャートであり、図2は同作成方法を実現するための一実施形態に係るタイヤモデル作成装置10のブロック図である。該タイヤモデル作成方法は、モーフィングにより主溝位置の異なるタイヤモデルを作成する方法であり、基準となるタイヤモデルに対し、移動させる主溝毎にトレッド表面の3つの節点を指定して当該3つの節点を通る円の中心と半径を求め、主溝を構成する節点群をこの円に基づいて移動させるものであり、これにより主溝位置の異なるタイヤモデルを容易に得ることができる。
FIG. 1 is a flowchart of a tire model creating method according to an embodiment, and FIG. 2 is a block diagram of a tire
タイヤモデル作成装置10は、図2に示すように、処理部12と、入力部14と、出力部16とを有する。処理部12は、基準モデル設定部18と、節点群設定部20と、移動量設定部22と、最大移動量取得部24と、要素つぶれ判定部26と、可変節点設定部28と、基準円設定部30と、移動角度算出部32と、半径算出部34と、回転移動部36と、可変節点修正部38と、判定部40と、メモリ42と、制御部44とを有する。タイヤモデル作成装置10は、コンピュータを基本ハードウェアとして用いることにより実現することができ、コンピュータに搭載されたプロセッサにプログラムを実行させることにより、上記の各部を実現することができる。このとき、作成装置10は、上記のプログラムをコンピュータに予めインストールすることで実現してもよいし、CD-ROM等の記憶媒体に記憶して、又はネットワークを介して上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータに適宜インストールすることで実現してもよい。
As shown in FIG. 2, the tire
入力部14は、各種情報をオペレータの指示により入力するための入力デバイスであり、マウスやキーボード等が挙げられる。出力部16は、タイヤモデル作成方法により得られた結果であるタイヤモデルを出力するデバイスであり、ディスプレイやプリンタ等が挙げられる。
The
処理部12は、制御部44により制御されて、基準モデル設定部18、節点群設定部20、移動量設定部22、最大移動量取得部24、要素つぶれ判定部26、可変節点設定部28、基準円設定部30、移動角度算出部32、半径算出部34、回転移動部36、可変節点修正部38および判定部40の各部での処理を実現するものである。これら各部はメモリ42に接続されており、メモリ42に記憶された情報を読み出し、また処理結果をメモリ42に出力できるように構成されている。
The
以下、上記各部の構成とともに、一実施形態に係るタイヤモデル作成方法について図1のフローチャートに基づいて説明する。 Hereinafter, the tire model creating method according to the embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. 1 together with the configuration of each of the above parts.
ステップS1において、基準モデル設定部18が、トレッドに少なくとも1つの主溝を有する基準タイヤモデルを設定する。基準タイヤモデルは、モーフィングにより主溝位置の異なる複数のタイヤモデルを作成する際の基準(初期形状)となるタイヤモデルである。タイヤモデルは、空気入りタイヤをコンピュータで数値解析が可能な有限個の要素でモデル化したものであり、ここではタイヤ子午線方向断面における2次元タイヤ有限要素モデル(2次元FEモデル)を用いる。 In step S1, the reference model setting unit 18 sets a reference tire model having at least one main groove in the tread. The reference tire model is a tire model that serves as a reference (initial shape) when creating a plurality of tire models having different main groove positions by morphing. The tire model is a model of a pneumatic tire with a finite number of elements that can be numerically analyzed by a computer. Here, a two-dimensional tire finite element model (two-dimensional FE model) in a cross section in the tire meridional direction is used.
基準タイヤモデルとしては、予め作成されたタイヤモデルを入力部14を介して入力したものでもよく、入力部14を介して入力されたモデル作成条件に基づいて公知の方法により作成したものでもよい。
As the reference tire model, a tire model created in advance may be input via the
一例として図3に示すように、基準タイヤモデル50は、上記有限個の要素として四辺形要素により構成されている。基準タイヤモデル50は、左右一対のビード52,52と、ビード52,52からタイヤ半径方向外側に延びる一対のサイドウォール54,54と、左右のサイドウォール54,54の外端同士を連結するように両サイドウォール54,54間に設けられたトレッド56とを備える。基準タイヤモデル50では、一対のビード52,52間に跨がってトロイド状に延びるカーカスプライ58と、トレッド56におけるカーカスプライ58の外周側に配された複数枚のベルト60もモデル化されている。
As an example, as shown in FIG. 3, the
基準タイヤモデル50のトレッド56には、タイヤ周方向に延びる少なくとも1つ、通常は複数の主溝62が設けられている。この例では、トレッド56の中央部に設けられた一対のセンター主溝62A,62Aと、その外側に設けられた左右一対のショルダー主溝62B,62Bとの4つの主溝62が設けられている。
The
次いで、ステップS2において、節点群設定部20が、基準タイヤモデルにおいて移動させる少なくとも1つの主溝を設定するとともに、当該移動させる主溝をそれぞれ構成する節点群を設定する。
Next, in step S2, the node
移動させる主溝は、トレッドに設けられた少なくとも1つの主溝のうち、その全てでもよく、一部でもよい。この例では、複数の主溝を移動させる場合について説明する。なお、移動させる主溝とは、モーフィングによりタイヤ子午線方向における位置を変更する主溝をいう。節点群設定部20は、例えば入力部14を介して指定された主溝を上記移動させる主溝として設定してもよく、またメモリ42に記憶された情報に基づいて例えば全ての主溝を上記移動させる主溝として設定してもよい。
The main groove to be moved may be all or a part of at least one main groove provided in the tread. In this example, a case where a plurality of main grooves are moved will be described. The main groove to be moved means a main groove whose position in the tire meridian direction is changed by morphing. The node
移動させる主溝を構成する節点群とは、ある主溝の位置を移動させる際に動かす節点の集合であり、少なくとも当該主溝の断面形状における輪郭線上にある全ての節点を含む。この例では、主溝の溝底からタイヤ内面に至るまでに存在する節点も含み、すなわち例えば、図3に示す右側のショルダー主溝62Bであれば、鎖線Xで囲んだ範囲に含まれる全ての節点を節点群とする。節点群は、移動させる全ての主溝についてそれぞれ設定する。
The node group constituting the main groove to be moved is a set of nodes to be moved when the position of a certain main groove is moved, and includes at least all the nodes on the contour line in the cross-sectional shape of the main groove. In this example, the node existing from the groove bottom of the main groove to the inner surface of the tire is also included, that is, for example, in the case of the shoulder
ステップS3において、移動量設定部22が、移動させる主溝に対して主溝移動量を設定する。主溝移動量は、1つの主溝について1つ設定してもよいが、通常は移動させる各主溝に対してそれぞれ複数の主溝移動量を設定する。主溝移動量は、主溝をトレッド表面に沿ってタイヤ子午線方向における一方側と他方側にそれぞれ移動させる量であり、一実施形態としてトレッド表面における移動量として定義される。なお、この例では、主溝はその断面形状を維持したまま、タイヤ子午線方向に移動させる。
In step S3, the movement
一実施形態において、移動量設定部22は、モーフィングにより生成したい複数のデザインについての主溝移動量のリストを設定する。例えば、タイヤ子午線方向における主溝移動量をタイヤ子午線方向の一方側と他方側にそれぞれ複数の大きさで指定し(例えば、±2mm、±4mmなど)、これを移動させる主溝毎に定めたリストを設定する。
In one embodiment, the movement
移動量設定部22は、例えば入力部14を介して入力された主溝毎の移動量を上記主溝移動量として設定してもよく、またメモリ42に記憶された情報に基づいて移動させる主溝に対して主溝移動量を設定してもよい。
The movement
次いで、ステップS4において、最大移動量取得部24が、移動させる主溝毎に、複数の主溝移動量から最大移動量を求める。詳細には、移動させる各主溝において、上記で設定された複数の主溝移動量のうち最大のものを、タイヤ子午線方向の一方側と他方側のそれぞれについて最大移動量として特定する。
Next, in step S4, the maximum movement
次いで、ステップS5において、要素つぶれ判定部26が、移動させる主溝毎に、節点群を最大移動量で移動させることにより、トレッド表面で要素つぶれが生じるか否かを判定する。要素つぶれとは、主溝を構成する節点群を最大移動量で移動させたときに、当該節点群の節点が隣接する節点を追い越すことで要素形状が維持できなくなり、あるいはまた、有限要素法による数値計算の安定性が損なわれるほど要素幅が所定以下(例えば0.5mm以下)と非常に小さくなることをいう。
Next, in step S5, the element
一実施形態において、要素つぶれが生じるか否かは、節点群を最大移動量で移動させる際に、節点群のトレッド表面における節点が他の節点を越えて移動するか否かで判定してもよく、他の節点を越えて移動するときに要素つぶれが生じると判定してもよい。 In one embodiment, whether or not element collapse occurs may be determined by whether or not a node on the tread surface of the node group moves beyond other nodes when the node group is moved by the maximum amount of movement. Often, it may be determined that tread collapse occurs when moving over other nodes.
図5は、要素つぶれが生じる場合の一例を示す図である。主溝62を構成する節点群64の節点66を、上記指定された最大移動量で一方側(右側)に移動させたとき、主溝62の一方側(右側)の溝壁面を規定する節点66は、一方側(右側)に隣接する節点68を越えて更にその一方側(右側)に移動し、二点鎖線により符号66Aで示す位置まで移動する。そのため、節点68と主溝62との間で形成されていた要素69は、節点群64の移動によりつぶれており、要素つぶれが生じている。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a case where element collapse occurs. When the
ステップS5で要素つぶれが生じると判定されると、ステップS6において、可変節点設定部28が、最大移動量で移動させた位置から更に最大移動量に相当する移動量以上離れた節点を固定節点に設定するとともに、要素つぶれを起こした節点から固定節点の手前までに含まれる節点を可変節点に設定する。
When it is determined in step S5 that element collapse occurs, in step S6, the variable
図6は、上記図5において要素つぶれが生じた場合における、可変節点の設定方法の一例を示す図である。節点群64を最大移動量で移動させた状態を示しており、この最大移動量で移動させた位置から更に最大移動量に相当する移動量以上離れたはじめの節点(即ち、当該移動量以上離れた節点のうち最も近い節点)を固定節点70に設定する。図6の例では、図5に示す移動前の状態において、主溝62の右側の溝壁面を規定する節点66から右側に3つ目の節点を固定節点70とする。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a method of setting a variable node when element collapse occurs in FIG. 5. It shows a state in which the
そして、要素つぶれを起こした節点68から固定節点70の手前までに含まれる節点(この例では要素つぶれを起こした節点68、およびその一方側(右側)に隣接する節点72)を可変節点に設定する。
Then, the nodes included from the
上記の固定節点および可変節点の設定は、トレッド表面の節点だけでなく、移動させる節点群にあわせて、トレッドの厚み方向において少なくとも主溝深さまで存在する節点についても設定することが好ましく、トレッドの厚み全体の節点について設定してもよい。 The above fixed and variable nodes are preferably set not only for the nodes on the surface of the tread but also for the nodes existing at least to the depth of the main groove in the thickness direction of the tread according to the node group to be moved. It may be set for the nodes of the entire thickness.
ここで、固定節点とは、モーフィングにより主溝位置を変更させる場合に移動させない節点をいい、可変節点とは、主溝位置の変更に伴って主溝を構成する節点群とともに移動させることが可能な節点をいう。 Here, the fixed node means a node that is not moved when the main groove position is changed by morphing, and the variable node means a node that can be moved together with the node group constituting the main groove by changing the main groove position. A node.
このようにしてステップS6において可変節点を設定した後、ステップS7に進む。また、ステップS5で要素つぶれが生じないと判定したときは、そのままステップS7に進む。 After setting the variable node in step S6 in this way, the process proceeds to step S7. If it is determined in step S5 that element collapse does not occur, the process proceeds to step S7 as it is.
ステップS7において、基準円設定部30が、移動させる主溝毎に、当該主溝近傍に位置するトレッド表面の節点のうち3つの節点を指定して当該3つの節点を通る基準円の中心および半径を求める。3点を指定すれば当該3点を通る円は1つに定まるので、節点群を回転移動させる基準となる円を一義的に定めることができる。
In step S7, the reference
基準円を定めるための3つの節点は、以下の選定範囲から指定してもよい。選定範囲は、主溝移動範囲とその両側から上記最大移動量以上離れたはじめの表面節点を含むトレッド表面に含まれる全ての節点である。また、その指定方法としては、選定範囲に含まれる全ての節点と円弧との平均二乗誤差が最小となるような円弧を規定する3点を指定する方法が挙げられる。ここで、主溝移動範囲とは、主溝をその両側にそれぞれ最大移動量で移動させたときの全移動範囲である。表面節点とは、トレッド表面に存在する節点である。 The three nodes for determining the reference circle may be specified from the following selection range. The selection range is all the nodes included in the tread surface including the main groove movement range and the first surface node separated from both sides by the maximum movement amount or more. Further, as the designation method, there is a method of designating three points that define an arc so that the mean square error between all the nodes included in the selection range and the arc is minimized. Here, the main groove movement range is the total movement range when the main groove is moved to both sides thereof with the maximum movement amount. A surface node is a node existing on the surface of a tread.
図4は、セリアル側のショルダー主溝62B(図4(A))と、センター主溝62A(図4(B))と、反セリアル側のショルダー主溝62B(図4(C))について、それぞれトレッド表面において選定した3つの節点を示した図である。各図において、選定した3つの節点は黒丸で示している。また、最大移動量をMA、主溝移動範囲GR、選定範囲をSRで示している。図4(A)の例では選定範囲SRには6つの表面節点があり、図4(B)の例では選定範囲SRには7つの表面節点であり、図4(C)の例では選定範囲SRには7つの表面節点がある。
FIG. 4 shows the shoulder
次いで、ステップS8において、基準円設定部30が、移動させる各主溝において、正とする移動方向を指定する。この例では、図4に示すように、セリアル側のショルダー主溝62B、センター主溝62A、反セリアル側のショルダー主溝62Bにおいて、トレッド表面に沿って右側(即ち、反セリアル側)への移動を「正」の移動とし、これと反対側の左側(即ち、セリアル側)への移動を「負」の移動と定義する。
Next, in step S8, the reference
次いで、ステップS9において、基準円設定部30は、移動させる全ての主溝、即ち全ての節点群について、基準円および移動方向を設定した否かを判定し、設定していなければステップS5に戻り、全ての節点群について設定するまでステップS5~S9を繰り返す。そして、全ての節点群により設定したと判定されれば、ステップS10に進む。
Next, in step S9, the reference
ステップS10において、移動角度算出部32が、基準円の中心および半径に基づいて、上記主溝移動量から移動角度を算出する。また、半径算出部34が、基準円の中心に基づいて、移動させる節点群の各節点に対応した円の半径を算出する。
In step S10, the movement
この例では、移動させる各主溝についてそれぞれ複数の主溝移動量を設定しているため、移動角度算出部32は、複数の主溝移動量からそれぞれ対応する移動角度を算出する。具体的には、主溝移動量がトレッド表面における移動量として設定される場合、主溝を構成する節点群のうちトレッド表面に存在する節点について、基準円の中心及び半径と主溝移動量から、当該主溝移動量に対応する移動角度を求めることができる。
In this example, since a plurality of main groove movement amounts are set for each main groove to be moved, the movement
半径算出部34は、移動させる節点群の各節点について基準円の中心からの距離を求めることにより、節点群の各節点に対応した円の半径をそれぞれ算出する。
The
次いで、ステップS11において、回転移動部36が、節点群の各節点を基準円の中心まわりに上記移動角度で回転移動させる。すなわち、節点群の各節点を、ステップS10で求めた半径を用い、基準円の中心を回転中心として、ステップS10で求めた移動角度にて回転移動させる。これにより、指定された主溝移動量にて、当該主溝の位置を変更することができる。
Next, in step S11, the
次いで、ステップS12において、可変節点修正部38が、当該移動させた主溝に関連してステップS6で可変節点が設定されているか否かを判定する。そして、可変節点が設定されていれば、ステップS13に進む。
Next, in step S12, the variable
ステップS13において、可変節点修正部38は、トレッド表面における上記節点群の回転移動後の節点とステップS6で設定した固定節点との間に可変節点を均等配置させる。詳細には、節点群の回転移動後の節点と固定節点とが基準円においてなす角度を求め、この角度をトレッド表面における可変節点の数で割って平均化し、その平均化した角度ごとに可変節点を配置すればよい。
In step S13, the variable
図7は可変節点が存在する場合における、可変節点の修正方法を説明するための図であり、図5及び図6に示す例として主溝の一方側(右側)におけるトレッド表面に2つの可変節点68,72が存在する場合である。この場合、節点群64の節点66を回転移動させた後、トレッド表面における節点群64の節点66と固定節点70との間に、2つの可変節点68,72が均等な角度で配置されるように、可変節点68,72の位置を修正して配置する。トレッドの厚み方向内側の可変節点についても、トレッド表面の可変節点と同様に、節点群64の節点66と固定節点70との間に均等配置する。
FIG. 7 is a diagram for explaining a method of correcting the variable node when the variable node is present, and as an example shown in FIGS. 5 and 6, two variable nodes are formed on the tread surface on one side (right side) of the main groove. This is the case when 68 and 72 are present. In this case, after rotating the
このようにしてステップS13において可変節点を修正した後、ステップS14に進む。また、ステップS12で可変節点が存在しないと判定したときは、そのままステップS14に進む。 After correcting the variable node in step S13 in this way, the process proceeds to step S14. If it is determined in step S12 that the variable node does not exist, the process proceeds to step S14 as it is.
ステップS14において、回転移動部36は、移動させる全ての主溝、即ち全ての節点群について、回転移動させたか否かを判定し、移動させていない節点群があればステップS10に戻り、全ての節点群について回転移動が完了するまでステップS10~S14を繰り返す。そして、全ての節点群について回転移動が完了したと判定されれば、ステップS15に進み、移動させるべき全ての主溝についてその主溝位置が更新されたタイヤモデルが得られる。
In step S14, the
次いで、ステップS16において、判定部40は、ステップS3において設定された複数のデザインの全てについて主溝を変更したタイヤモデルが得られたか否かを判定し、得られていなければ、ステップS10に戻り、全てのデザインのタイヤモデルを取得するまでステップS10~S16を繰り返す。そして、全てのデザインのタイヤモデルを取得されれば、得られたタイヤモデルを、出力部16を介して出力する。出力は、ディスプレイによって表示したり、プリンタによって印刷したり、ディスクやデータベースなどの記憶手段に書き込んだりすることにより行うことができる。
Next, in step S16, the
以上のように、本実施形態によれば、基準タイヤモデルに対し、移動させる主溝毎にトレッド表面の3つの節点を指定して当該3つの節点を通る円の中心と半径を求め、主溝を構成する節点群をこの円に基づいて移動させることにより、2次元タイヤFEモデルにおける主溝を容易に位置変化させることができる。そのため、主溝位置の異なる複数のタイヤモデルの取得が容易になり、その作成工数を大幅に削減することができる。 As described above, according to the present embodiment, for the reference tire model, three nodes on the tread surface are designated for each main groove to be moved, and the center and radius of the circle passing through the three nodes are obtained, and the main groove is obtained. By moving the node group constituting the tire based on this circle, the position of the main groove in the two-dimensional tire FE model can be easily changed. Therefore, it becomes easy to acquire a plurality of tire models having different main groove positions, and the man-hours for creating the tire models can be significantly reduced.
また、主溝を構成する節点群の移動により要素つぶれが生じる場合においても、可変節点を設定してその位置を修正することにより、主溝移動量の大きなタイヤモデルについても容易に作成することができる。 In addition, even when element collapse occurs due to the movement of the node group constituting the main groove, it is possible to easily create a tire model with a large amount of movement of the main groove by setting a variable node and correcting its position. can.
上記実施形態に係るタイヤモデル作成方法は、例えば、タイヤ形状の最適化方法に用いることができ、主溝位置を最適化することができる。 The tire model creating method according to the above embodiment can be used, for example, in a tire shape optimization method, and the main groove position can be optimized.
図8は、その一例として、クラスタ分析を用いて主溝位置を最適化する最適化方法のフローチャートである。クラスタ分析は、与えられたデータを外的基準なしに自動的に分類する手法であり、例えばウォード法、K平均法などがあり、特性値が近似するサンプル点同士をクラスタリングで分類する。 As an example, FIG. 8 is a flowchart of an optimization method for optimizing the main groove position using cluster analysis. Cluster analysis is a method for automatically classifying given data without an external standard. For example, there are Ward's method, K-means method, and the like, and sample points having similar characteristic values are classified by clustering.
図8に示す最適化方法では、まず、ステップS21において、最適化を行うために必要な条件を設定する。具体的には、複数のタイヤモデルを作成する際の基準となる基準タイヤモデル、モーフィングにより生成したい複数の主溝移動量についてのリスト、タイヤ性能に関する特性値(目的関数)、特性値を取得するための有限要素解析条件、および、クラスタ分析を行うために必要な解析条件などを設定する。 In the optimization method shown in FIG. 8, first, in step S21, the conditions necessary for optimizing are set. Specifically, obtain a reference tire model that serves as a reference when creating multiple tire models, a list of multiple main groove movement amounts that you want to generate by morphing, characteristic values (objective functions) related to tire performance, and characteristic values. Set the finite element analysis conditions for the purpose and the analysis conditions necessary for performing the cluster analysis.
ついで、ステップS22において、上述した図2に示すタイヤモデル作成方法を行い、主溝の位置の異なる複数のタイヤモデルを作成する。その後、ステップS23において、複数のタイヤモデルについてそれぞれ有限要素解析を実施し、ステップS24において、その結果として、各タイヤモデルに対して特性値としての目的関数を取得する。なお、ステップS22で作成した2次元のタイヤモデルをタイヤ周方向に展開して3次元のタイヤモデルを生成してから、有限要素解析を実施してもよい。 Then, in step S22, the tire model creating method shown in FIG. 2 described above is performed to create a plurality of tire models having different positions of the main grooves. Then, in step S23, a finite element analysis is performed for each of the plurality of tire models, and as a result, an objective function as a characteristic value is acquired for each tire model in step S24. The two-dimensional tire model created in step S22 may be expanded in the tire circumferential direction to generate a three-dimensional tire model, and then the finite element analysis may be performed.
次いで、ステップS25において、目的関数についてクラスタ分析を実施して目的関数の値が近いもの同士を同一のクラスタに分類し、ステップS26において、各クラスタにおける主溝位置と目的関数の傾向を確認して、ステップS27において、最適な主溝位置を決定する。 Next, in step S25, a cluster analysis is performed on the objective function to classify those having similar objective function values into the same cluster, and in step S26, the main groove position and the tendency of the objective function in each cluster are confirmed. , In step S27, the optimum main groove position is determined.
図9は、他の例として、応答曲面法を用いて主溝位置を最適化する最適化方法のフローチャートである。応答曲面法とは、サンプル点のデータを元に作成した近似関数(応答曲面)を用いて、該近似曲面上で最適化を行う手法である。 As another example, FIG. 9 is a flowchart of an optimization method for optimizing the main groove position using the response surface methodology. The response surface methodology is a method of performing optimization on the approximate curved surface using an approximate function (response curved surface) created based on the data of the sample points.
図9に示す最適化方法では、まず、ステップS31において、最適化を行うために必要な条件を設定する。具体的には、複数のタイヤモデルを作成する際の基準となる基準タイヤモデル、モーフィングにより生成したい複数の主溝移動量についてのリスト、タイヤ性能に関する特性値(目的関数)、特性値を取得するための有限要素解析条件、応答曲面法による最適化計算を行うために必要な解析条件、制約条件などを設定する。 In the optimization method shown in FIG. 9, first, in step S31, the conditions necessary for optimizing are set. Specifically, acquire a reference tire model as a reference when creating multiple tire models, a list of multiple main groove movement amounts to be generated by morphing, characteristic values (objective functions) related to tire performance, and characteristic values. Set the finite element analysis conditions for this purpose, the analysis conditions necessary for performing the optimization calculation by the response surface methodology, and the constraint conditions.
ついで、ステップS32において、上述した図2に示すタイヤモデル作成方法を行い、主溝の位置の異なる複数のタイヤモデルを作成する。その後、ステップS33において、複数のタイヤモデルについてそれぞれ有限要素解析を実施し、ステップS34において、その結果として、各タイヤモデルに対して特性値としての目的関数を取得する。なお、ステップS32で作成した2次元のタイヤモデルをタイヤ周方向に展開して3次元のタイヤモデルを生成してから、有限要素解析を実施してもよい。 Then, in step S32, the tire model creating method shown in FIG. 2 described above is performed to create a plurality of tire models having different positions of the main grooves. Then, in step S33, a finite element analysis is performed for each of the plurality of tire models, and as a result, an objective function as a characteristic value is acquired for each tire model in step S34. The two-dimensional tire model created in step S32 may be expanded in the tire circumferential direction to generate a three-dimensional tire model, and then the finite element analysis may be performed.
次いで、ステップS35において、得られた目的関数を用いて応答曲面を生成し、ステップS36において、制約条件を設定し、ステップS37において、これら応答曲面と制約条件を用いた最適化計算を行うことにより、最適な主溝位置を決定する。 Next, in step S35, a response curved surface is generated using the obtained objective function, constraint conditions are set in step S36, and optimization calculation using these response curved surfaces and constraint conditions is performed in step S37. , Determine the optimum main groove position.
本実施形態に係るタイヤモデル作成方法を用いた、タイヤ形状の最適化方法、最適化装置及びそのためのプログラムは、これらクラスタ分析や応答曲面法を用いたものに限定されるものではなく、種々の最適化手法を用いて構成することができる。 The tire shape optimization method, the optimization device, and the program for that using the tire model creation method according to the present embodiment are not limited to those using the cluster analysis and the response surface methodology, and various methods are used. It can be configured using optimization techniques.
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の主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ともに、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。 Although some embodiments have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
10…タイヤモデル作成装置、18…基準モデル設定部、20…節点群設定部、22…移動量設定部、24…最大移動量取得部、26…要素つぶれ判定部、28…可変節点設定部、30…基準円設定部、32…移動角度算出部、34…半径算出部、36…回転移動部、38…可変節点修正部、62…主溝、64…節点群、66…節点群の節点、68,72…可変節点、70…固定節点 10 ... Tire model creation device, 18 ... Reference model setting unit, 20 ... Node group setting unit, 22 ... Movement amount setting unit, 24 ... Maximum movement amount acquisition unit, 26 ... Element collapse determination unit, 28 ... Variable node setting unit, 30 ... Reference circle setting unit, 32 ... Movement angle calculation unit, 34 ... Radius calculation unit, 36 ... Rotational movement unit, 38 ... Variable node correction unit, 62 ... Main groove, 64 ... Node group, 66 ... Node group node, 68, 72 ... Variable node, 70 ... Fixed node
Claims (5)
トレッドに少なくとも1つの主溝を有する基準タイヤモデルを設定するステップと、
前記基準タイヤモデルにおいて移動させる少なくとも1つの主溝を設定するとともに当該移動させる主溝をそれぞれ構成する節点群を設定するステップと、
前記移動させる主溝に対して主溝移動量を設定するステップと、
前記移動させる主溝毎に、トレッド表面の節点のうち3つの節点を指定して当該3つの節点を通る基準円の中心および半径を求めるステップと、
前記基準円の中心および半径に基づいて前記主溝移動量から移動角度を算出するとともに、移動させる前記節点群の各節点に対応した円の半径を算出するステップと、
前記節点群の各節点を前記基準円の中心を回転中心として前記移動角度で回転移動させるステップと、
を含むタイヤモデル作成方法。 A method by which a computer creates a tire model modeled on elements that can be analyzed by a computer.
Steps to set a reference tire model with at least one main groove in the tread,
A step of setting at least one main groove to be moved in the reference tire model and a step of setting a node group constituting each main groove to be moved.
The step of setting the main groove movement amount with respect to the main groove to be moved, and
A step of designating three of the nodes on the tread surface for each of the main grooves to be moved and finding the center and radius of the reference circle passing through the three nodes.
A step of calculating the movement angle from the main groove movement amount based on the center and radius of the reference circle, and calculating the radius of the circle corresponding to each node of the node group to be moved.
A step of rotating and moving each node of the node group at the movement angle with the center of the reference circle as the center of rotation.
How to create a tire model including.
前記タイヤモデル作成方法は、
前記移動させる主溝毎に、前記複数の主溝移動量から最大移動量を求めるステップと、
前記移動させる主溝毎に、前記節点群を前記最大移動量で移動させることによりトレッド表面で要素つぶれが生じるか否かを判定するステップと、
前記要素つぶれが生じる場合に、前記最大移動量で移動させた位置から更に前記最大移動量に相当する移動量以上離れた節点を固定節点に設定し、前記要素つぶれを起こした節点から前記固定節点の手前までに含まれる節点を可変節点に設定するステップと、
前記可変節点が設定されている場合に、前記節点群の各節点を回転移動させたときにトレッド表面における回転移動後の節点と前記固定節点との間に前記可変節点を均等配置させるステップと、
をさらに含む、請求項1に記載のタイヤモデル作成方法。 In the step of setting the main groove movement amount, a plurality of main groove movement amounts are set for each main groove to be moved.
The method for creating a tire model is as follows.
For each of the main grooves to be moved, a step of obtaining the maximum movement amount from the plurality of main groove movement amounts, and
A step of determining whether or not element crushing occurs on the tread surface by moving the node group at the maximum movement amount for each main groove to be moved.
When the element collapse occurs, a node further separated from the position moved by the maximum movement amount by a movement amount corresponding to the maximum movement amount or more is set as a fixed node, and the fixed node is set from the node where the element collapse occurs. Steps to set the nodes included before this to variable nodes,
When the variable node is set, when each node of the node group is rotationally moved, the variable node is evenly arranged between the node after the rotational movement on the tread surface and the fixed node.
The tire model making method according to claim 1, further comprising.
前記基準タイヤモデルにおいて移動させる少なくとも1つの主溝を設定するとともに当該移動させる主溝をそれぞれ構成する節点群を設定する節点群設定部と、
前記移動させる主溝に対して主溝移動量を設定する移動量設定部と、
前記移動させる主溝毎に、トレッド表面の節点のうち3つの節点を指定して当該3つの節点を通る基準円の中心および半径を求める基準円設定部と、
前記基準円の中心および半径に基づいて前記主溝移動量から移動角度を算出する移動角度算出部と、
前記基準円の中心に基づいて前記節点群の各節点に対応した円の半径を算出する半径算出部と、
前記節点群の各節点を前記基準円の中心を回転中心として前記移動角度で回転移動させる回転移動部と、
を有するタイヤモデル作成装置。 A reference model setting unit that sets a reference tire model that is modeled with computer-analyzable elements and has at least one main groove in the tread.
In the reference tire model, at least one main groove to be moved is set, and a node group setting unit for setting a node group constituting each main groove to be moved, and a node group setting unit.
A movement amount setting unit that sets the movement amount of the main groove with respect to the main groove to be moved,
For each of the main grooves to be moved, a reference circle setting unit for designating three nodes on the tread surface and obtaining the center and radius of the reference circle passing through the three nodes, and a reference circle setting unit.
A movement angle calculation unit that calculates a movement angle from the main groove movement amount based on the center and radius of the reference circle, and
A radius calculation unit that calculates the radius of the circle corresponding to each node of the node group based on the center of the reference circle, and
A rotational movement unit that rotates and moves each node of the node group at the movement angle with the center of the reference circle as the center of rotation.
Tire modeling device with.
コンピュータに、
トレッドに少なくとも1つの主溝を有する基準タイヤモデルを設定するステップと、
前記基準タイヤモデルにおいて移動させる少なくとも1つの主溝を設定するとともに当該移動させる主溝をそれぞれ構成する節点群を設定するステップと、
前記移動させる主溝に対して主溝移動量を設定するステップと、
前記移動させる主溝毎に、トレッド表面の節点のうち3つの節点を指定して当該3つの節点を通る基準円の中心および半径を求めるステップと、
前記基準円の中心および半径に基づいて前記主溝移動量から移動角度を算出するとともに、移動させる前記節点群の各節点に対応した円の半径を算出するステップと、
前記節点群の各節点を前記基準円の中心を回転中心として前記移動角度で回転移動させるステップと、
を実行させるためのタイヤモデル作成プログラム。
A program for creating a tire model modeled on computer-analyzable elements.
On the computer
Steps to set a reference tire model with at least one main groove in the tread,
A step of setting at least one main groove to be moved in the reference tire model and a step of setting a node group constituting each main groove to be moved.
The step of setting the main groove movement amount with respect to the main groove to be moved, and
A step of designating three of the nodes on the tread surface for each of the main grooves to be moved and finding the center and radius of the reference circle passing through the three nodes.
A step of calculating the movement angle from the main groove movement amount based on the center and radius of the reference circle, and calculating the radius of the circle corresponding to each node of the node group to be moved.
A step of rotating and moving each node of the node group at the movement angle with the center of the reference circle as the center of rotation.
Tire model creation program to execute.
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