JP2024034878A - Method for simulating tire - Google Patents

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tire
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centrifugal force
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孝明 石田
Takaaki Ishida
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Sumitomo Rubber Industries Ltd
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Sumitomo Rubber Industries Ltd
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Abstract

To provide a method for simulating a tire capable of improving prediction accuracy for temperature of the tire while shortening a calculation time.SOLUTION: The present invention relates to a method for simulating a tire. The method comprises a step S1 of inputting into a computer a tire model and a road surface model in which tires and road surfaces are modeled using a finite number of elements. The computer executes: a step S2 of calculating centrifugal force acting on the tire model based on a predetermined running speed condition; a step S3 of applying a predetermined load, internal pressure, and centrifugal force to the tire model to calculate the deformation of the tire model that is statically grounded on the road surface model; a step S4 of calculating a heat generation amount and a heat radiation amount of the deformed tire model; and a step S5 of calculating a temperature of the elements of the tire model based on the heat generation amount and the heat radiation amount.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、タイヤのシミュレーション方法に関する。 The present disclosure relates to a tire simulation method.

下記特許文献1には、タイヤモデルの温度に関連する物理量を計算するシミュレーション方法が記載されている。この方法では、タイヤモデルのトレッド部モデルのうち、路面に接地する第1要素、及び、路面に接地しない第2要素に、異なる熱伝達率が定義されて、走行中のタイヤモデルの温度に関する物理量が計算されている。 Patent Document 1 listed below describes a simulation method for calculating physical quantities related to the temperature of a tire model. In this method, different heat transfer coefficients are defined for the first element that is in contact with the road surface and the second element that is not in contact with the road surface in the tread part model of the tire model, and physical quantities related to the temperature of the tire model during running are defined. is calculated.

特開2017-009482号公報JP2017-009482A

上記の方法では、路面モデル上を転動するタイヤモデルが、シミュレーションの単位時間毎に計算されている。このような動的解析には、多くの時間を要するという問題があった。 In the above method, a tire model rolling on a road surface model is calculated for each unit time of simulation. Such dynamic analysis has the problem of requiring a lot of time.

計算時間を短縮するために、タイヤモデルを転動させない静的解析を行うことも考えられる。しかし、静的解析では、タイヤ走行中の状態が十分に再現できないため、タイヤの温度の予測精度については、さらなる改善の余地があった。 In order to shorten calculation time, it is also possible to perform static analysis without rolling the tire model. However, static analysis cannot adequately reproduce the conditions in which tires are running, so there is room for further improvement in the accuracy of tire temperature prediction.

本開示は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、計算時間を短縮しながらタイヤの温度の予測精度を向上することができるタイヤのシミュレーション方法を提供することを主たる目的としている。 The present disclosure has been devised in view of the above-mentioned circumstances, and its main purpose is to provide a tire simulation method that can improve tire temperature prediction accuracy while reducing calculation time.

本開示は、タイヤのシミュレーション方法であって、タイヤ及び路面を、それぞれ、有限個の要素でモデリングしたタイヤモデル及び路面モデルをコンピュータに入力する工程を含み、前記コンピュータは、予め定められた走行速度条件に基づいて、前記タイヤモデルに作用する遠心力を計算する工程と、前記タイヤモデルに、予め定めた荷重及び内圧と、前記遠心力とを作用させて、前記路面モデルに静的に接地させた前記タイヤモデルの変形を計算する工程と、前記変形したタイヤモデルの発熱量及び放熱量を計算する工程と、前記発熱量及び前記放熱量に基づいて、前記タイヤモデルの前記要素の温度を計算する工程とを実行する、タイヤのシミュレーション方法である。 The present disclosure is a tire simulation method that includes a step of inputting a tire model and a road surface model in which the tire and the road surface are modeled using a finite number of elements into a computer, and the computer a step of calculating a centrifugal force acting on the tire model based on conditions; and applying a predetermined load and internal pressure and the centrifugal force to the tire model to statically ground it on the road surface model. a step of calculating a deformation of the tire model, a step of calculating a calorific value and a heat dissipation amount of the deformed tire model, and a step of calculating a temperature of the element of the tire model based on the calorific value and the heat dissipation amount. This is a tire simulation method that performs the steps of:

本開示のタイヤのシミュレーション方法は、上記の工程を採用することにより、計算時間を短縮しながらタイヤの温度の予測精度を向上することができる。 By employing the above-described steps, the tire simulation method of the present disclosure can improve prediction accuracy of tire temperature while reducing calculation time.

タイヤのシミュレーション方法を実行するためのコンピュータの一例を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an example of a computer for executing a tire simulation method. タイヤのシミュレーション方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of a tire simulation method. タイヤモデル及び路面モデルの一例を示す斜視図である。It is a perspective view showing an example of a tire model and a road surface model. タイヤモデルの一例を示す断面図である。It is a sectional view showing an example of a tire model. 変形計算工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。7 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of a deformation calculation step. タイヤモデルの外面の熱伝達率と、走行速度条件との関係の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the relationship between the heat transfer coefficient of the outer surface of a tire model, and a running speed condition. 本開示の他の実施形態の処理手順の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of the processing procedure of other embodiments of this indication. タイヤモデル及び路面モデルの側面図である。FIG. 3 is a side view of a tire model and a road surface model. タイヤモデルの要素の温度と、走行速度との関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between the temperature of the elements of the tire model and the running speed. タイヤモデルの要素の温度差を示すグラフである。3 is a graph showing temperature differences between elements of a tire model.

以下、本開示の実施の一形態が図面に基づき説明される。なお、各図面は、開示の内容の理解を高めるためのものであり、誇張された表示が含まれる他、各図面間において、縮尺等は厳密に一致していない点が予め指摘される。 Hereinafter, one embodiment of the present disclosure will be described based on the drawings. It should be noted that the drawings are for the purpose of enhancing the understanding of the contents of the disclosure, and in addition to including exaggerated representations, it is previously pointed out that the scales and the like do not exactly match between the drawings.

[タイヤのシミュレーション方法(第1実施形態)]
本実施形態のタイヤのシミュレーション方法(以下、単に「シミュレーション方法」ということがある。)は、走行中のタイヤの温度が予測される。本実施形態のシミュレーション方法には、コンピュータが用いられる。図1は、シミュレーション方法を実行するためのコンピュータ1の一例を示す斜視図である。
[Tire simulation method (first embodiment)]
In the tire simulation method (hereinafter sometimes simply referred to as "simulation method") of the present embodiment, the temperature of the tire during running is predicted. A computer is used in the simulation method of this embodiment. FIG. 1 is a perspective view showing an example of a computer 1 for executing a simulation method.

[コンピュータ]
コンピュータ1は、例えば、本体1a、キーボード1b、マウス1c及びディスプレイ装置1dを含んで構成されている。本体1aには、例えば、演算処理装置(CPU)、ROM、作業用メモリ、磁気ディスクなどの記憶装置、及び、ディスクドライブ装置1a1、1a2が設けられている。記憶装置には、本実施形態のシミュレーション方法を実行するためのソフトウェア等が予め記憶されている。したがって、コンピュータ1は、走行中のタイヤの温度を予測するシミュレーション装置として構成される。
[Computer]
The computer 1 includes, for example, a main body 1a, a keyboard 1b, a mouse 1c, and a display device 1d. The main body 1a is provided with, for example, an arithmetic processing unit (CPU), a ROM, a working memory, a storage device such as a magnetic disk, and disk drive devices 1a1 and 1a2. The storage device stores in advance software and the like for executing the simulation method of this embodiment. Therefore, the computer 1 is configured as a simulation device that predicts the temperature of tires during running.

[タイヤモデル及び路面モデル入力工程]
図2は、タイヤのシミュレーション方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。本実施形態のシミュレーション方法では、先ず、タイヤ及び路面(図示省略)を、それぞれ、有限個の要素でモデリングしたタイヤモデル及び路面モデルが、コンピュータ1に入力される(工程S1)。図3は、タイヤモデル2及び路面モデル3の一例を示す斜視図である。図4は、タイヤモデル2の一例を示す断面図である。なお、図3では、タイヤモデル2が簡略化して示されており、要素F(i)及びトレッドパターンなどが省略されている。
[Tire model and road surface model input process]
FIG. 2 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the tire simulation method. In the simulation method of this embodiment, first, a tire model and a road surface model in which tires and a road surface (not shown) are respectively modeled using a finite number of elements are input to the computer 1 (step S1). FIG. 3 is a perspective view showing an example of the tire model 2 and the road surface model 3. FIG. 4 is a sectional view showing an example of the tire model 2. As shown in FIG. Note that in FIG. 3, the tire model 2 is shown in a simplified manner, and the element F(i), tread pattern, etc. are omitted.

タイヤモデル2は、解析対象のタイヤ(図示省略)をモデリングしたものである。解析対象のタイヤは、実在するか否かについては問われない。また、解析対象のタイヤとしては、乗用車用の空気入りタイヤが例示されるが、トラック・バスなどの重荷重用タイヤ、及び、エアレスタイヤ等、他のカテゴリーのタイヤであってもよい。 The tire model 2 is a model of a tire to be analyzed (not shown). There is no question as to whether or not the tire to be analyzed actually exists. In addition, although pneumatic tires for passenger cars are exemplified as tires to be analyzed, tires of other categories may be used, such as tires for heavy loads such as trucks and buses, and airless tires.

図4に示されるように、タイヤモデル2は、例えば、解析対象のタイヤ(図示省略)が、数値解析法により取り扱い可能な有限個の要素F(i)(i=1、2、…)でモデリング(離散化)されることで定義されうる。 As shown in FIG. 4, in the tire model 2, for example, a tire to be analyzed (not shown) has a finite number of elements F(i) (i=1, 2,...) that can be handled by numerical analysis. It can be defined by modeling (discretization).

数値解析法としては、例えば、有限要素法、有限体積法、差分法、又は、境界要素法(本実施形態では、有限要素法)が適宜採用されうる。要素F(i)には、例えば、三次元の4面体ソリッド要素、5面体ソリッド要素、又は、6面体ソリッド要素などが用いられる。各要素F(i)は、複数の節点5を含んで構成されている。各要素F(i)には、要素番号、節点5の番号、節点5の座標値、及び、材料特性(例えば密度、ヤング率、減衰係数、熱伝導率、及び、熱伝達率等)などの数値データが定義される。 As the numerical analysis method, for example, a finite element method, a finite volume method, a finite difference method, or a boundary element method (in this embodiment, a finite element method) can be appropriately employed. For example, a three-dimensional tetrahedral solid element, a pentahedral solid element, or a hexahedral solid element is used as the element F(i). Each element F(i) is configured to include a plurality of nodes 5. Each element F(i) includes the element number, the number of node 5, the coordinate value of node 5, and material properties (for example, density, Young's modulus, damping coefficient, thermal conductivity, heat transfer coefficient, etc.). Numerical data is defined.

工程S1では、図示しないタイヤのトレッドゴム等を含むゴム部分、タイヤの骨格をなすカーカスプライ、及び、カーカスプライのタイヤ半径方向外側に配されるベルトプライが、要素F(i)でそれぞれ離散化(モデリング)される。これにより、タイヤモデル2には、ゴム部材モデル(例えば、サイドウォールゴムモデルなど)6、カーカスプライモデル7、及び、ベルトプライモデル8が設定される。 In step S1, a rubber portion including tire tread rubber (not shown), a carcass ply forming the frame of the tire, and a belt ply disposed outside the carcass ply in the tire radial direction are each discretized into elements F(i). (modeled). Thereby, a rubber member model (for example, a sidewall rubber model, etc.) 6, a carcass ply model 7, and a belt ply model 8 are set in the tire model 2.

図3に示されるように、工程S1では、路面(図示省略)に関する情報に基づいて、路面が、数値解析法(本実施形態では、有限要素法)により取り扱い可能な有限個の要素G(i)(i=1、2、…)を用いて離散化される。これにより、工程S1では、路面をモデリングした路面モデル3が設定される。 As shown in FIG. 3, in step S1, based on information regarding the road surface (not shown), the road surface has a finite number of elements G(i ) (i=1, 2,...). As a result, in step S1, a road surface model 3 that models a road surface is set.

要素G(i)は、変形不能に定義された剛平面要素として定義される。要素G(i)には、複数の節点10が設けられている。さらに、要素G(i)は、要素番号や、節点10の座標値等の数値データが定義される。 Element G(i) is defined as a rigid planar element defined to be non-deformable. A plurality of nodes 10 are provided in element G(i). Furthermore, numerical data such as an element number and coordinate values of the node 10 are defined for the element G(i).

本実施形態では、平滑な表面を有する路面モデル3が定義されているが、このような態様に限定されない。例えば、アスファルト路面のような微小凹凸、不規則な段差、窪み、うねり、又は、轍等の実走行路面に近似した凹凸などが設けられた路面モデル3(図示省略)が定義されてもよい。タイヤモデル2及び路面モデル3は、図1に示したコンピュータ1に入力される。 In this embodiment, the road surface model 3 having a smooth surface is defined, but the road surface model 3 is not limited to such an aspect. For example, a road surface model 3 (not shown) may be defined that is provided with minute irregularities such as an asphalt road surface, irregular steps, depressions, undulations, or irregularities similar to an actual driving road surface such as ruts. The tire model 2 and road surface model 3 are input to the computer 1 shown in FIG.

[遠心力計算工程]
次に、本実施形態のシミュレーション方法は、コンピュータ1(図1に示す)が、予め定められた走行速度条件に基づいて、タイヤモデル2に作用する遠心力を計算する(工程S2)。走行速度条件については、温度の予測が求められるタイヤ(図示省略)の走行状態に基づいて、適宜設定される(例えば、10~300km/h)。遠心力f(i)は、下記式(1)で計算される。
[Centrifugal force calculation process]
Next, in the simulation method of this embodiment, the computer 1 (shown in FIG. 1) calculates the centrifugal force acting on the tire model 2 based on predetermined running speed conditions (step S2). The running speed condition is appropriately set (for example, 10 to 300 km/h) based on the running state of the tires (not shown) whose temperature is required to be predicted. Centrifugal force f(i) is calculated using the following formula (1).

Figure 2024034878000002
ここで、
m(i):要素F(i)の質量
r(i):要素F(i)の半径
p(i):要素F(i)の密度
V(i):要素F(i)の体積
ω:タイヤ角速度
v:タイヤ周速度
R:タイヤ半径
Figure 2024034878000002
here,
m(i): Mass of element F(i) r(i): Radius of element F(i) p(i): Density of element F(i) V(i): Volume of element F(i) ω: Tire angular velocity v: Tire circumferential velocity R: Tire radius

上記式(1)において、質量m(i)は、タイヤモデル2の各要素F(i)の質量である。この質量m(i)は、各要素F(i)に設定された密度p(i)と体積V(i)との積で求められる。 In the above formula (1), mass m(i) is the mass of each element F(i) of tire model 2. This mass m(i) is determined by the product of the density p(i) set for each element F(i) and the volume V(i).

上記式(1)において、タイヤ周速度vは、走行速度条件(走行速度)から特定される。タイヤ半径Rは、タイヤの正規状態において、タイヤの回転軸からトレッド部のタイヤ半径方向の最外端までの距離(図示省略)で特定される。そして、タイヤ周速度vを、タイヤ半径Rで除することで、タイヤ角速度ωが求められる。 In the above equation (1), the tire circumferential speed v is specified from the running speed condition (running speed). The tire radius R is specified by the distance (not shown) from the rotational axis of the tire to the outermost end of the tread portion in the tire radial direction in the normal state of the tire. Then, by dividing the tire circumferential speed v by the tire radius R, the tire angular speed ω is obtained.

上記式(1)において、半径r(i)は、タイヤモデル2の各要素F(i)について、タイヤ回転軸から要素F(i)の重心までの距離が設定される。この各要素F(i)の半径r(i)に、各要素(i)の質量m(i)を乗じ、さらに、タイヤ角速度の二乗ω2が乗じられることにより、各要素F(i)の遠心力がそれぞれ求められる。そして、各要素F(i)の遠心力の総和が求められることにより、タイヤモデル2の遠心力fが求められる。遠心力fは、コンピュータ1に入力される。 In the above equation (1), the radius r(i) is set as the distance from the tire rotation axis to the center of gravity of the element F(i) for each element F(i) of the tire model 2. The radius r(i) of each element F(i) is multiplied by the mass m(i) of each element (i), and further multiplied by the square of the tire angular velocity ω 2 . The centrifugal force is calculated respectively. Then, by finding the sum of the centrifugal forces of each element F(i), the centrifugal force f of the tire model 2 is found. The centrifugal force f is input to the computer 1.

「正規状態」とは、タイヤが正規リム(以下、単に「リム」という場合がある。)にリム組みされ、かつ、正規内圧が充填され、しかも無負荷の状態である。以下、特に言及されない場合、タイヤの各部の寸法等はこの正規状態で測定された値である。 The "regular state" is a state in which the tire is mounted on a regular rim (hereinafter sometimes simply referred to as "rim"), is filled with the regular internal pressure, and is under no load. Hereinafter, unless otherwise specified, the dimensions of each part of the tire are values measured under this normal condition.

「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムである。正規リムは、例えば、JATMAであれば "標準リム" 、TRAであれば"Design Rim" 、ETRTOであれば "Measuring Rim" である。 A "regular rim" is a rim defined for each tire in a standard system that includes the standard on which the tire is based. For example, the regular rim is "Standard Rim" for JATMA, "Design Rim" for TRA, and "Measuring Rim" for ETRTO.

「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧である。正規内圧は、例えば、JATMAであれば "最高空気圧" 、TRAであれば表"TIRE LOAD LIMITSAT VARIOUSCOLD INFLATION PRESSURES"に記載の最大値、ETRTOであれば "INFLATION PRESSURE" である。 "Regular internal pressure" is the air pressure specified for each tire by each standard in a standard system including the standards on which tires are based. For example, the normal internal pressure is "maximum air pressure" for JATMA, the maximum value listed in the table "TIRE LOAD LIMITSAT VARIOUSCOLD INFLATION PRESSURES" for TRA, and "INFLATION PRESSURE" for ETRTO.

[変形計算工程]
次に、本実施形態のシミュレーション方法では、コンピュータ1が、予め定めた荷重及び内圧と、遠心力fとに基づいて、路面モデル3に静的に接地させたタイヤモデル2の変形を計算する(変形計算工程S3)。図5は、変形計算工程S3の処理手順の一例を示すフローチャートである。
[Deformation calculation process]
Next, in the simulation method of this embodiment, the computer 1 calculates the deformation of the tire model 2 statically in contact with the road surface model 3 based on the predetermined load and internal pressure, and the centrifugal force f ( Deformation calculation step S3). FIG. 5 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the deformation calculation step S3.

本実施形態の変形計算工程S3では、内圧充填後のタイヤモデル2が計算される(工程S31)。工程S31では、先ず、図4に示されるように、タイヤのリム(図示省略)をモデリングしたリムモデル11によって、タイヤモデル2のビード部2c、2cが拘束される。さらに、内圧条件に相当する等分布荷重wに基づいて、タイヤモデル2の変形が計算される。これにより、内圧充填後のタイヤモデル2が計算される。内圧は、適宜設定することができ、例えば、上記の正規内圧が設定されるのが望ましい。 In the deformation calculation step S3 of this embodiment, the tire model 2 after being filled with internal pressure is calculated (step S31). In step S31, first, as shown in FIG. 4, the bead portions 2c, 2c of the tire model 2 are restrained by a rim model 11 that models a tire rim (not shown). Furthermore, the deformation of the tire model 2 is calculated based on the uniformly distributed load w corresponding to the internal pressure condition. As a result, the tire model 2 after being filled with internal pressure is calculated. The internal pressure can be set as appropriate, and, for example, it is desirable to set the above-mentioned normal internal pressure.

タイヤモデル2の変形計算(後述する転動計算を含む)は、各要素F(i)の形状及び材料特性などをもとに、各要素F(i)の質量マトリックス、剛性マトリックス、及び、減衰マトリックスがそれぞれ作成される。さらに、これらの各マトリックスが組み合わされて、全体の系のマトリックスが作成される。そして、前記各種の条件を当てはめて運動方程式が作成され、これらが微小時間(単位時間T(x)(x=0、1、…))毎に計算される。これにより、タイヤモデル2の変形計算が行われる。 Deformation calculation (including rolling calculation described later) of tire model 2 is based on the shape and material properties of each element F(i), and calculates the mass matrix, stiffness matrix, and damping of each element F(i). A matrix is created respectively. Furthermore, each of these matrices are combined to create the overall system matrix. Then, equations of motion are created by applying the various conditions described above, and these are calculated for every minute time (unit time T(x) (x=0, 1, . . . )). As a result, the deformation calculation of the tire model 2 is performed.

タイヤモデル2の変形計算(後述する転動計算を含む)には、例えば、LSTC社製の LS-DYNA などの市販の有限要素解析アプリケーションソフトが用いられる。なお、単位時間T(x)は、求められるシミュレーション精度に応じて、適宜設定される。 Commercially available finite element analysis application software, such as LS-DYNA manufactured by LSTC, is used to calculate the deformation of the tire model 2 (including the rolling calculation described later). Note that the unit time T(x) is appropriately set depending on the required simulation accuracy.

次に、本実施形態の変形計算工程S3では、荷重負荷後のタイヤモデル2が計算される(工程S32)。工程S32では、図3に示されるように、図4に示した遠心力fによってタイヤ半径方向外側にせり出したタイヤモデル2(二点鎖線で示す)と、路面モデル3との接触が計算される。そして、路面モデル3を移動不能に固定した状態で、タイヤモデル2の回転軸12に、荷重Lが設定される。これにより、本実施形態の変形計算工程S3では、荷重L及び内圧(図4に示した等分布荷重w)と、遠心力f(図4に示す)とに基づいて、路面モデル3に静的に接地させたタイヤモデル2が計算される。 Next, in the deformation calculation step S3 of this embodiment, the tire model 2 after loading is calculated (step S32). In step S32, as shown in FIG. 3, the contact between the tire model 2 (indicated by a two-dot chain line) that has protruded outward in the tire radial direction due to the centrifugal force f shown in FIG. 4 and the road surface model 3 is calculated. . Then, a load L is set on the rotating shaft 12 of the tire model 2 while the road surface model 3 is immovably fixed. As a result, in the deformation calculation step S3 of this embodiment, the road surface model 3 is statically modified based on the load L and internal pressure (equally distributed load w shown in FIG. 4), and the centrifugal force f (shown in FIG. 4). A tire model 2 that is in contact with the ground is calculated.

荷重Lは、適宜設定することができる。荷重Lは、例えば、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている正規荷重が設定されるのが望ましい。正規荷重は、例えば、JATMAであれば "最大負荷能力" 、TRAであれば表"TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ETRTOであれば "LOAD CAPACITY" である。 The load L can be set as appropriate. It is desirable that the load L is set to, for example, a regular load defined for each tire by each standard in a standard system including the standards on which the tire is based. For example, the normal load is "maximum load capacity" for JATMA, the maximum value listed in the table "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" for TRA, and "LOAD CAPACITY" for ETRTO.

次に、本実施形態の変形計算工程S3では、遠心力fに基づいて、タイヤモデル2の変形が計算される(工程S33)。本実施形態の工程S33では、内圧充填後のタイヤモデル2の各要素F(i)に、工程S2で計算された遠心力fがそれぞれ定義される。これにより、遠心力fによってタイヤ半径方向外側にせり出したタイヤモデル2(図4で二点鎖線で示す)が計算される。 Next, in the deformation calculation step S3 of this embodiment, the deformation of the tire model 2 is calculated based on the centrifugal force f (step S33). In step S33 of this embodiment, the centrifugal force f calculated in step S2 is defined for each element F(i) of the tire model 2 after the internal pressure has been filled. As a result, a tire model 2 (indicated by a two-dot chain line in FIG. 4) that protrudes outward in the tire radial direction due to the centrifugal force f is calculated.

次に、本実施形態のシミュレーション方法では、コンピュータ1が、変形したタイヤモデル2の発熱量及び放熱量を計算する(工程S4)。本実施形態の工程S4では、路面モデル3に静的に接地させたタイヤモデル2に基づく静的解析が実施される。 Next, in the simulation method of this embodiment, the computer 1 calculates the amount of heat generated and the amount of heat released from the deformed tire model 2 (step S4). In step S4 of this embodiment, a static analysis is performed based on the tire model 2 that is statically in contact with the road surface model 3.

静的解析では、タイヤモデル2が路面モデル3に静的に接触(接地)した状態で受ける歪を、タイヤが負荷転動しているときの一瞬間に受ける動的な歪と実質的に等しいものとして仮定し、静的な計算結果から動的な歪の履歴が求められる。このような静的解析は、例えば、タイヤモデル2を路面モデル3に転動させる動的解析に比べて、計算時間を短縮することが可能となる。このような静的解析には、例えば、上記の有限要素解析アプリケーションソフトが用いられうる。 In static analysis, the strain that tire model 2 receives when it is in static contact (grounding) with road model 3 is substantially equal to the dynamic strain that the tire receives at a moment when it is rolling under load. The dynamic strain history is obtained from the static calculation results. Such a static analysis can reduce the calculation time, compared to, for example, a dynamic analysis in which the tire model 2 is rolled on the road surface model 3. For such static analysis, for example, the above-mentioned finite element analysis application software can be used.

発熱量は、従来と同様に、タイヤモデル2のタイヤ周方向の歪及び応力の変動量、並びに、タイヤモデル2の各要素F(i)の損失係数に基づいて計算される。一方、放熱量は、タイヤモデル2の外面2o及び内腔面2i(図4に示す)に設定された熱伝達率、外気の温度、及び、各要素F(i)の熱伝導率に基づいて計算される。このような発熱量及び放熱量の計算は、例えば、特許文献(特開2017-9482号公報)に基づいて実施することができる。 The calorific value is calculated based on the amount of variation in strain and stress in the tire circumferential direction of the tire model 2 and the loss coefficient of each element F(i) of the tire model 2, as in the conventional case. On the other hand, the amount of heat radiation is based on the heat transfer coefficient set for the outer surface 2o and inner surface 2i (shown in FIG. 4) of the tire model 2, the temperature of the outside air, and the thermal conductivity of each element F(i). Calculated. Such calculation of the amount of heat generated and the amount of heat dissipation can be performed based on, for example, a patent document (Japanese Patent Laid-Open No. 2017-9482).

なお、実際のタイヤ(図示省略)の外面の放熱量は、その外面に接触する空気の風量に比例して大きくなる傾向がある。風量は、タイヤの走行速度(走行速度条件)に比例して大きくなる。このため、タイヤモデル2の外面2oの熱伝達率が、走行速度に応じて大きく設定されてもよい。これにより、タイヤモデル2の放熱量を高い精度で計算することが可能となる。なお、外面2oの熱伝達率と、走行速度との関係は、実際のタイヤを用いた実験や、流体シミュレーション等で予め取得されるのが望ましい。図6は、タイヤモデル2の外面2oの熱伝達率と、走行速度条件との関係の一例を示すグラフである。図6では、サイドウォール外面の熱伝達率が代表して示されている。 Note that the amount of heat dissipated from the outer surface of an actual tire (not shown) tends to increase in proportion to the amount of air that comes into contact with the outer surface. The air volume increases in proportion to the tire running speed (running speed condition). Therefore, the heat transfer coefficient of the outer surface 2o of the tire model 2 may be set to be large depending on the traveling speed. This makes it possible to calculate the heat radiation amount of the tire model 2 with high accuracy. Note that it is desirable that the relationship between the heat transfer coefficient of the outer surface 2o and the running speed be obtained in advance through an experiment using an actual tire, a fluid simulation, or the like. FIG. 6 is a graph showing an example of the relationship between the heat transfer coefficient of the outer surface 2o of the tire model 2 and the running speed condition. In FIG. 6, the heat transfer coefficient of the outer surface of the sidewall is representatively shown.

タイヤモデル2の発熱量及び放熱量は、要素F(i)ごとに計算される。発熱量及び放熱量は、コンピュータ1に入力される。 The amount of heat generated and the amount of heat radiation of the tire model 2 are calculated for each element F(i). The amount of heat generated and the amount of heat dissipated are input into the computer 1.

[タイヤモデルの温度を計算する工程]
次に、本実施形態のシミュレーション方法は、コンピュータ1が、発熱量及び放熱量に基づいて、タイヤモデル2の要素F(i)の温度を計算する(工程S5)。工程S5では、タイヤモデル2の各要素F(i)において、発熱量と放熱量との熱収支が計算される。これにより、工程S5では、タイヤモデル2の走行時での各要素F(i)の温度が計算される。
[Process of calculating tire model temperature]
Next, in the simulation method of this embodiment, the computer 1 calculates the temperature of the element F(i) of the tire model 2 based on the amount of heat generated and the amount of heat radiation (step S5). In step S5, the heat balance between the amount of heat generated and the amount of heat dissipated in each element F(i) of the tire model 2 is calculated. Thereby, in step S5, the temperature of each element F(i) when the tire model 2 is running is calculated.

本実施形態のシミュレーション方法では、タイヤモデル2の各要素F(i)の温度が収束していない場合、各要素F(i)の温度を更新して、変形計算工程S3~工程S5が再度実施されてもよい。これにより、走行速度条件で走行中のタイヤ(図示省略)について、定常状態の温度の予測が可能となる。 In the simulation method of this embodiment, if the temperature of each element F(i) of the tire model 2 has not converged, the temperature of each element F(i) is updated and the deformation calculation steps S3 to S5 are performed again. may be done. This makes it possible to predict the steady state temperature of tires (not shown) that are running under the running speed conditions.

本実施形態では、走行速度条件(タイヤ周速度v)から計算された遠心力fに基づいて、路面モデル3に静的に接地させたタイヤモデル2の変形が計算されるため、タイヤ走行中の状態を再現したタイヤモデル2を計算することができる。これにより、本実施形態では、路面モデル3を転動したタイヤモデル2を計算する動的解析を行わなくても、タイヤモデル2の各要素F(i)の発熱量等を高い精度で計算することができる。したがって、本実施形態のシミュレーション方法は、計算時間を短縮しながら、タイヤの温度の予測精度を向上することができる。 In this embodiment, the deformation of the tire model 2 statically in contact with the road surface model 3 is calculated based on the centrifugal force f calculated from the running speed condition (tire circumferential speed v). A tire model 2 that reproduces the condition can be calculated. As a result, in this embodiment, the calorific value of each element F(i) of the tire model 2 can be calculated with high accuracy without performing a dynamic analysis to calculate the tire model 2 rolling on the road surface model 3. be able to. Therefore, the simulation method of this embodiment can improve the prediction accuracy of the tire temperature while shortening the calculation time.

[判断工程]
次に、本実施形態のシミュレーション方法では、タイヤモデル2の温度が、許容範囲内であるか否かが判断される(工程S6)。許容範囲は、タイヤ(図示省略)に求められる性能に応じて、適宜設定されうる。許容範囲は、例えば、タイヤモデル2の構成部材モデル(サイドウォールゴムモデルなど)ごとに設定されてもよいし、タイヤモデル2の要素F(i)ごとに設定されてもよい。
[Judgment process]
Next, in the simulation method of this embodiment, it is determined whether the temperature of the tire model 2 is within an allowable range (step S6). The allowable range can be set as appropriate depending on the performance required of the tire (not shown). The allowable range may be set for each component model (such as a sidewall rubber model) of the tire model 2, or may be set for each element F(i) of the tire model 2, for example.

工程S6において、タイヤモデルの温度が許容範囲内である場合(工程S6で、「Y」)、タイヤモデル2の作成に用いられたタイヤの設計因子に基づいて、タイヤ(図示省略)が製造される(工程S7)。他方、タイヤモデル2の温度が許容範囲内でない場合は(工程S6で、「N」)、設計因子が変更されて(工程S8)、工程S1~工程S6が再度実施される。このように、本実施形態のシミュレーション方法では、タイヤモデル2の温度が許容範囲内になるまで、タイヤの設計因子が変更されるため、所望の性能を有する(例えば、耐久性能の優れた)タイヤを、効率良く設計することができる。 In step S6, if the temperature of the tire model is within the allowable range ("Y" in step S6), a tire (not shown) is manufactured based on the tire design factors used to create tire model 2. (Step S7). On the other hand, if the temperature of the tire model 2 is not within the allowable range ("N" in step S6), the design factor is changed (step S8), and steps S1 to S6 are performed again. In this way, in the simulation method of the present embodiment, the design factors of the tire are changed until the temperature of the tire model 2 falls within the allowable range. can be designed efficiently.

[タイヤのシミュレーション方法(第2実施形態)]
これまでの実施形態では、タイヤモデル2の各要素F(i)に、同一の遠心力が定義されたが、このような態様に限定されない。図7は、本開示の他の実施形態の処理手順の一例を説明するフローチャートである。図8は、タイヤモデル2及び路面モデル3の側面図である。この実施形態において、これまでの実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略することがある。
[Tire simulation method (second embodiment)]
In the embodiments so far, the same centrifugal force is defined for each element F(i) of the tire model 2, but the invention is not limited to such an aspect. FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure according to another embodiment of the present disclosure. FIG. 8 is a side view of the tire model 2 and the road surface model 3. In this embodiment, the same components as those in the previous embodiments are given the same reference numerals, and the explanation may be omitted.

この実施形態のシミュレーション方法では、コンピュータ1が、図8に示されるように、タイヤモデル2のタイヤ周方向の領域を、路面モデル3に接触する接地領域13と、それ以外の非接地領域14とに区分する(工程S9)。この実施形態の工程S9は、遠心力を計算する工程S2に先立って行われる。 In the simulation method of this embodiment, the computer 1 divides the area of the tire model 2 in the tire circumferential direction into a ground contact area 13 that contacts the road surface model 3 and an other non-ground contact area 14, as shown in FIG. (Step S9). Step S9 of this embodiment is performed prior to step S2 of calculating centrifugal force.

この実施形態の工程S9では、先ず、図5に示した変形計算工程S3の工程S31と同一の手順に基づいて、内圧充填後のタイヤモデル2(図4に示す)が計算される。次に、工程S9では、内圧充填後のタイヤモデル2と路面モデル3との接触が計算され、タイヤモデル2の回転軸12に荷重Lが設定される。これにより、荷重負荷後のタイヤモデル2が計算される。なお、工程S9での荷重負荷後のタイヤモデル2には、遠心力f(図4に示す)は定義されていない。 In step S9 of this embodiment, first, the tire model 2 after internal pressure filling (shown in FIG. 4) is calculated based on the same procedure as step S31 of the deformation calculation step S3 shown in FIG. Next, in step S9, the contact between the tire model 2 and the road surface model 3 after the internal pressure has been filled is calculated, and a load L is set on the rotating shaft 12 of the tire model 2. As a result, the tire model 2 after loading is calculated. Note that the centrifugal force f (shown in FIG. 4) is not defined in the tire model 2 after the load is applied in step S9.

次に、この実施形態の工程S9では、荷重負荷後のタイヤモデル2に基づいて、タイヤモデル2のタイヤ周方向の領域が、路面モデル3に接触する接地領域13と、それ以外の非接地領域14とに区分される。 Next, in step S9 of this embodiment, based on the tire model 2 after load application, the area of the tire circumferential direction of the tire model 2 is divided into a ground contact area 13 that contacts the road surface model 3 and a non-ground contact area other than that. It is divided into 14.

接地領域13及び非接地領域14は、適宜設定されうる。本実施形態の接地領域13は、タイヤモデル2の接地面15のうち、タイヤ周方向の最外端16、16と、回転軸12とを結ぶ分割線17、17で区分される領域として定義される。一方、非接地領域14は、接地領域13以外の領域として定義される。 The ground contact area 13 and the non-ground contact area 14 may be set as appropriate. The ground contact area 13 of the present embodiment is defined as a region of the ground contact surface 15 of the tire model 2 that is divided by dividing lines 17, 17 connecting the outermost ends 16, 16 in the tire circumferential direction and the rotation axis 12. Ru. On the other hand, the non-ground area 14 is defined as an area other than the ground area 13.

実際のタイヤの接地領域(図示省略)は、タイヤの転動時において、路面に沿って平行移動するとみなせるため、遠心力は作用しない。しかしながら、実際のタイヤでは、タイヤの転動によって生じる遠心力で変形した非接地領域が、慣性力を持って路面に衝突して(路面からの衝撃力を受けて)接地領域となるため、非接地領域に比べて、接地領域がタイヤ半径方向内側に凹む(潰れる)。したがって、タイヤ走行中の状態を、より精度良く再現したタイヤモデル2を計算するためには、路面からの衝撃力による凹みを考慮した接地領域13の変形を計算することが重要である。 Since the actual ground contact area (not shown) of the tire can be considered to move in parallel along the road surface when the tire rolls, centrifugal force does not act on it. However, in actual tires, the non-contact area that is deformed by the centrifugal force generated by tire rolling collides with the road surface with inertia force (receives impact force from the road surface) and becomes the non-contact area. Compared to the ground contact area, the ground contact area is recessed (crumpled) inward in the tire radial direction. Therefore, in order to calculate a tire model 2 that more accurately reproduces the tire running condition, it is important to calculate the deformation of the ground contact area 13 in consideration of the dents caused by the impact force from the road surface.

本実施形態では、路面からの衝撃力による凹みを考慮した接地領域13の変形を計算するために、接地領域13と非接地領域14とで、互いに異なる遠心力f1及びf2が計算される。 In this embodiment, different centrifugal forces f 1 and f 2 are calculated for the ground contact area 13 and the non-ground contact area 14 in order to calculate the deformation of the ground contact area 13 considering the dent caused by the impact force from the road surface. .

接地領域13は、路面モデル(路面)3によってタイヤ半径方向内側に圧縮(押圧)される。このため、接地領域13の各要素F(i)の半径r1は、路面モデル3に圧縮されない非接地領域14の各要素F(i)の半径r2に比べて小さくなる。したがって、接地領域13の各要素F(i)の半径r1(i)が上記式(1)に代入された接地領域13の遠心力f1(二点鎖線で示す)と、非接地領域14の各要素F(i)の半径r2(i)が上記式(1)に代入された非接地領域14の遠心力f2(二点鎖線で示す)とで、互いに異ならせることができる。 The ground contact area 13 is compressed (pressed) inward in the tire radial direction by the road surface model (road surface) 3. Therefore, the radius r 1 of each element F(i) of the ground contact area 13 is smaller than the radius r 2 of each element F(i) of the non-ground contact area 14 that is not compressed by the road surface model 3 . Therefore, the radius r 1 (i) of each element F(i) of the ground contact area 13 is substituted into the above equation (1), and the centrifugal force f 1 (indicated by the two-dot chain line) of the ground contact area 13 and the non-ground contact area 14 The radius r 2 (i) of each element F(i) can be made different from the centrifugal force f 2 (indicated by a chain double-dashed line) of the non-ground area 14 substituted into the above equation (1).

この実施形態のシミュレーション方法において、次に実施される工程S2(図)では、接地領域13と、非接地領域14とで、互いに異なる遠心力f1及びf2が計算される。このような遠心力f1及びf2が計算されることにより、変形計算工程S3では、接地領域13での凹みを考慮した変形計算と、非接地領域14での遠心力を考慮した変形計算とが可能となる。したがって、この実施形態のシミュレーション方法は、タイヤ走行中の状態がさらに再現されたタイヤモデル2が計算されるため、計算時間を短縮しながら、タイヤ(図示省略)の温度の予測精度を、さらに向上することが可能となる。 In the simulation method of this embodiment, in the next step S2 (FIG.), different centrifugal forces f 1 and f 2 are calculated in the ground contact area 13 and the non-ground contact area 14. By calculating such centrifugal forces f 1 and f 2 , in the deformation calculation step S3, deformation calculation taking into account the dent in the contact area 13 and deformation calculation taking into account the centrifugal force in the non-contact area 14 are performed. becomes possible. Therefore, in the simulation method of this embodiment, since the tire model 2 is calculated that further reproduces the conditions during tire running, the prediction accuracy of the temperature of the tire (not shown) is further improved while reducing the calculation time. It becomes possible to do so.

上述したように、接地領域13の半径r1(i)は、非接地領域14の半径r2(i)に比べて小さくなる。一方、要素F(i)の密度p(i)、体積V(i)、及び、タイヤ角速度ωは、接地領域13と非接地領域14とで区別されない(即ち、同一となる)。したがって、非接地領域14の半径r2(i)よりも、接地領域13の半径r1(i)を小さくするだけで、非接地領域14の遠心力f2よりも、接地領域13の遠心力f1が小さく計算されうる。これにより、変形計算工程S3では、タイヤ走行中の状態を、より精度良く再現したタイヤモデル2を計算することができ、計算時間の短縮しながらタイヤの温度の予測精度をさらに向上することが可能となる。 As described above, the radius r 1 (i) of the ground contact area 13 is smaller than the radius r 2 (i) of the non-ground contact area 14 . On the other hand, the density p(i), the volume V(i), and the tire angular velocity ω of the element F(i) are not distinguished between the ground contact area 13 and the non-ground contact area 14 (that is, they are the same). Therefore, by simply making the radius r 1 (i) of the ground contact area 13 smaller than the radius r 2 (i) of the non-ground contact area 14, the centrifugal force f 2 of the non-ground contact area 14 can be made smaller than the centrifugal force f 2 of the ground contact area 13. f 1 can be calculated to be small. As a result, in the deformation calculation step S3, it is possible to calculate the tire model 2 that more accurately reproduces the state of the tire while it is running, and it is possible to further improve the prediction accuracy of the tire temperature while reducing the calculation time. becomes.

接地領域13の遠心力f1及び非接地領域14の遠心力f2は、適宜計算されうる。この実施形態では、タイヤ赤道C(図4に示す)において、タイヤモデル2の回転軸12からの接地面15までの半径(最短半径)r1が、上記式(1)の半径rに設定される。これにより、工程S2では、路面からの衝撃力による凹みを考慮した接地領域13の変形計算を可能とする遠心力f1が、高い精度で計算されうる。 The centrifugal force f 1 of the grounding area 13 and the centrifugal force f 2 of the non-grounding area 14 can be calculated as appropriate. In this embodiment, at the tire equator C (shown in FIG. 4), the radius (shortest radius) r 1 from the rotation axis 12 of the tire model 2 to the ground contact surface 15 is set to the radius r in the above equation (1). Ru. Thereby, in step S2, the centrifugal force f 1 can be calculated with high accuracy, which enables calculation of the deformation of the ground contact area 13 in consideration of dents due to impact force from the road surface.

この実施形態では、タイヤ赤道Cにおいて、タイヤモデル2の回転軸12からトレッド部2a(非接地領域14)のタイヤ半径方向の最外端までの半径(最大半径)r2が、上記式(1)の半径rに設定される。これにより、工程S2では、タイヤ半径方向外側へのせり上がりが相対的に大きい非接地領域14での遠心力f2が、高い精度で計算されうる。 In this embodiment, at the tire equator C, the radius (maximum radius) r 2 from the rotation axis 12 of the tire model 2 to the outermost end of the tread portion 2a (non-ground contact area 14) in the tire radial direction is determined by the above formula (1). ) is set to the radius r. Thereby, in step S2, the centrifugal force f 2 in the non-ground contact area 14 where the rise toward the outside in the tire radial direction is relatively large can be calculated with high accuracy.

上述したように、接地領域13は、遠心力が作用しないため、接地領域13の遠心力f1がゼロに設定されてもよい。これにより、接地領域13の遠心力f1が、非接地領域14の遠心力f2よりも小さく設定されうる。なお、動的解析中のタイヤモデル(転動中のタイヤ)では、遠心力fによってせり出した非接地領域14が、路面モデル3に衝突して接地領域13となるため、接地領域13には、路面モデル3からの反力(荷重)と遠心力との相殺された力が作用する。したがって、このような相殺された力を考慮するために、接地領域13の遠心力f1は、上記のように計算されるのが望ましい。接地領域13の遠心力f1、及び、非接地領域14の遠心力f2は、コンピュータ1に入力される。 As described above, since centrifugal force does not act on the ground contact area 13, the centrifugal force f 1 of the ground contact area 13 may be set to zero. Thereby, the centrifugal force f 1 in the grounding area 13 can be set smaller than the centrifugal force f 2 in the non-grounding area 14 . In addition, in the tire model (rolling tire) under dynamic analysis, the non-contact area 14 that protrudes due to the centrifugal force f collides with the road surface model 3 and becomes the contact area 13. The reaction force (load) from the road surface model 3 and the centrifugal force cancel each other out. Therefore, in order to take into account such canceled forces, the centrifugal force f 1 of the ground contact area 13 is preferably calculated as described above. The centrifugal force f 1 in the ground area 13 and the centrifugal force f 2 in the non-ground area 14 are input to the computer 1 .

[タイヤのシミュレーション方法(第3実施形態)]
これまでの実施形態では、タイヤモデル2に作用する遠心力fが、走行速度条件(タイヤ周速度v)から特定される遠心力で設定されたが、このような態様に限定されない。この実施形態において、これまでの実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略することがある。
[Tire simulation method (third embodiment)]
In the embodiments described above, the centrifugal force f acting on the tire model 2 is set to be the centrifugal force specified from the running speed condition (tire circumferential speed v), but the present invention is not limited to such an embodiment. In this embodiment, the same components as those in the previous embodiments are given the same reference numerals, and the explanation may be omitted.

ところで、転動中の実際のタイヤでは、転動によって生じる慣性力が作用するため、トレッド部が路面に接地する際に、トレッド部が衝撃力を受ける。この衝撃力により、実際の接地領域13のトレッド部は、これまでの実施形態の遠心力fによってタイヤ半径方向外側にせり出したタイヤモデル2に比べて、タイヤ半径内側に凹む傾向がある。このため、上述の走行速度条件(タイヤ周速度v)から特定された遠心力fでは、工程S5で計算されるタイヤモデル2の温度と、タイヤ(図示省略)の温度の実験値とが乖離する場合がある。 By the way, in an actual tire that is rolling, an inertial force generated by the rolling acts on the tire, so that when the tread comes into contact with the road surface, the tread receives an impact force. Due to this impact force, the tread portion of the actual ground contact area 13 tends to be depressed inward in the tire radius, compared to the tire model 2 which protrudes outward in the tire radial direction due to the centrifugal force f of the previous embodiments. Therefore, with the centrifugal force f specified from the above-mentioned running speed condition (tire circumferential speed v), the temperature of the tire model 2 calculated in step S5 deviates from the experimental value of the temperature of the tire (not shown). There are cases.

この実施形態の遠心力を計算する工程S2では、遠心力を計算する工程S2において、タイヤモデル2に作用する遠心力fが、走行速度条件(タイヤ周速度v)から特定される遠心力よりも小さく計算される。この実施形態では、上記式(1)のタイヤ周速度vに、予め定められた走行速度条件よりも小さい値が設定される。これにより、タイヤモデル2に作用する遠心力fが小さく計算される。このような小さな遠心力fで変形したタイヤモデル2が計算されることで、工程S5で計算されるタイヤモデル2の温度が、タイヤ(図示省略)の温度の実験値から乖離するのを防ぐことができる。したがって、この実施形態のシミュレーション方法では、計算時間の短縮しながら、タイヤの温度の予測精度をさらに向上させることができる。 In step S2 of calculating the centrifugal force of this embodiment, the centrifugal force f acting on the tire model 2 is greater than the centrifugal force specified from the running speed condition (tire circumferential speed v). calculated to be small. In this embodiment, the tire circumferential speed v in the above equation (1) is set to a value smaller than the predetermined traveling speed condition. Thereby, the centrifugal force f acting on the tire model 2 is calculated to be small. By calculating the tire model 2 deformed by such a small centrifugal force f, the temperature of the tire model 2 calculated in step S5 is prevented from deviating from the experimental value of the temperature of the tire (not shown). Can be done. Therefore, with the simulation method of this embodiment, it is possible to further improve the prediction accuracy of tire temperature while shortening the calculation time.

上記式(1)のタイヤ周速度vに設定される値は、遠心力fを小さく計算することができれば、適宜設定されうる。この実施形態のタイヤ周速度vには、予め定められた走行速度条件(実速度)の1%~5%の値が設定されるのが望ましい。タイヤ周速度vは、半径rと同様に、接地領域13と非接地領域14とで異ならせてもよい。この場合、接地領域13の遠心力f1が、非接地領域14の遠心力f2よりも小さく計算されるように、接地領域13のタイヤ周速度vを、非接地領域14のタイヤ周速度vよりも小さく設定されてもよい。 The value set for the tire circumferential speed v in the above equation (1) can be set appropriately as long as the centrifugal force f can be calculated to be small. It is desirable that the tire circumferential speed v in this embodiment is set to a value of 1% to 5% of a predetermined running speed condition (actual speed). Similarly to the radius r, the tire circumferential speed v may be different between the ground contact area 13 and the non-ground contact area 14. In this case, the tire circumferential speed v of the ground contact area 13 is set to the tire circumferential speed v of the non-ground contact area 14 so that the centrifugal force f 1 of the ground contact area 13 is calculated to be smaller than the centrifugal force f 2 of the non-ground contact area 14. It may be set smaller than .

以上、本開示の特に好ましい実施形態について詳述したが、本開示は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。 Although particularly preferred embodiments of the present disclosure have been described above in detail, the present disclosure is not limited to the illustrated embodiments, and can be modified and implemented in various ways.

図2に示した処理手順に基づいて、タイヤモデルの要素の温度が計算された(実施例1~3)。実施例1~3では、下記の走行速度条件に基づいて、タイヤモデルに作用する遠心力が計算された。遠心力は、走行速度条件ごとに計算された。 The temperatures of the elements of the tire model were calculated based on the processing procedure shown in FIG. 2 (Examples 1 to 3). In Examples 1 to 3, the centrifugal force acting on the tire model was calculated based on the following running speed conditions. Centrifugal force was calculated for each running speed condition.

実施例1は、図5に示した処理手順に基づいて、タイヤモデルの全ての要素に、走行速度条件で特定される遠心力が、一律に定義された。 In Example 1, the centrifugal force specified by the running speed condition was uniformly defined for all elements of the tire model based on the processing procedure shown in FIG.

実施例2及び実施例3は、図7に示した処理手順に基づいて、タイヤモデルのタイヤ周方向の領域を、接地領域と非接地領域とに区分する工程が実施された。実施例2では、非接地領域に遠心力が定義されたが、接地領域の遠心力がゼロに設定された。実施例3では、接地領域の遠心力が、非接地領域の遠心力よりも小さく(走行速度条件の5%)設定された。 In Examples 2 and 3, a step of dividing the region of the tire model in the tire circumferential direction into a ground contact region and a non-ground contact region was implemented based on the processing procedure shown in FIG. In Example 2, centrifugal force was defined in the non-ground contact area, but the centrifugal force in the ground contact area was set to zero. In Example 3, the centrifugal force in the ground contact area was set to be smaller (5% of the running speed condition) than the centrifugal force in the non-ground contact area.

実施例1~3では、各走行速度条件において、路面モデルに静的に接地させたタイヤモデルの変形が計算された。そして、変形したタイヤモデルの発熱量及び放熱量に基づいて、タイヤモデルの要素の温度が、走行速度条件ごとに計算された。 In Examples 1 to 3, the deformation of a tire model statically in contact with a road surface model was calculated under each running speed condition. Then, based on the amount of heat generated and the amount of heat dissipated from the deformed tire model, the temperature of the elements of the tire model was calculated for each traveling speed condition.

比較のために、遠心力を考慮することなく(遠心力がゼロ)、路面モデルに静的に接地させたタイヤモデルの変形が計算された(比較例1)。そして、比較例1では、変形したタイヤモデルの発熱量及び放熱量に基づいて、各走行速度条件でのタイヤモデルの要素の温度が計算された。さらに、タイヤモデルを路面モデルに転動させる動的解析に基づいて、各走行速度条件でのタイヤモデルの要素の温度が計算された(比較例2)。 For comparison, the deformation of a tire model that was statically in contact with a road surface model was calculated without considering centrifugal force (centrifugal force is zero) (Comparative Example 1). In Comparative Example 1, the temperatures of the elements of the tire model under each running speed condition were calculated based on the amount of heat generated and the amount of heat released from the deformed tire model. Furthermore, the temperature of the elements of the tire model under each running speed condition was calculated based on a dynamic analysis in which the tire model was rolled on the road surface model (Comparative Example 2).

タイヤの温度の予測精度を評価するために、実施例1~3及び比較例1~2のタイヤモデルと同一の構成を有するタイヤが製造された(実験例)。そのタイヤをドラム試験機(直径:1708mm)上で走行させ、各走行速度条件での温度が測定された。そして、実験例のタイヤの温度と、実施例1~3及び比較例1~2のタイヤモデルの温度とが比較され、タイヤの温度の予測精度が評価された。共通仕様は、次のとおりである。遠心力の大きさは、表1に記載のとおりである。
タイヤサイズ:330/710R18
リムサイズ:18×13J
内圧:160kPa
荷重:7.5kN
走行速度条件:150km/h、250km/h
キャンバー角:2度
室温:25℃
In order to evaluate the prediction accuracy of tire temperature, tires having the same configuration as the tire models of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 2 were manufactured (experimental example). The tire was run on a drum tester (diameter: 1708 mm), and the temperature was measured under each running speed condition. Then, the temperature of the tire of the experimental example was compared with the temperature of the tire models of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 2, and the prediction accuracy of the tire temperature was evaluated. The common specifications are as follows. The magnitude of centrifugal force is as shown in Table 1.
Tire size: 330/710R18
Rim size: 18 x 13J
Internal pressure: 160kPa
Load: 7.5kN
Traveling speed conditions: 150km/h, 250km/h
Camber angle: 2 degrees Room temperature: 25℃

Figure 2024034878000003
Figure 2024034878000003

テストの結果、実施例1~3の計算時間は、動的解析を実施した比較例2の計算時間の10%~20%に低減することができた。したがって、実施例1~3は、比較例2に比べて、計算時間を短縮できることが確認できた。 As a result of the test, the calculation time of Examples 1 to 3 was able to be reduced to 10% to 20% of the calculation time of Comparative Example 2 in which dynamic analysis was performed. Therefore, it was confirmed that Examples 1 to 3 can reduce the calculation time compared to Comparative Example 2.

図9は、タイヤモデルの要素の温度と、走行速度との関係を示すグラフである。図10は、タイヤモデルの要素の温度差を示すグラフである。図10では、150km/hの温度と、250km/hの温度との差(絶対値)が示されている。図9及び図10では、トレッド部を構成する要素のうち、タイヤ軸方向外側に配された1つの要素の温度が代表して示されている。 FIG. 9 is a graph showing the relationship between the temperature of the tire model elements and the running speed. FIG. 10 is a graph showing temperature differences between elements of a tire model. In FIG. 10, the difference (absolute value) between the temperature at 150 km/h and the temperature at 250 km/h is shown. In FIGS. 9 and 10, the temperature of one element disposed on the outer side in the axial direction of the tire among the elements constituting the tread portion is shown as a representative.

図9に示されるように、実施例1~3のタイヤモデルの温度は、比較例1のタイヤモデルの温度に比べて、実験例のタイヤの温度に近似させることができた。図10に示されるように、走行速度条件が異なる温度差(温度上昇の勾配)について、実施例1~3は、比較例1に比べて、実験例から乖離するのを抑えることができた。したがって、実施例1~3は、比較例1に比べて、タイヤの温度の予測精度を向上させることができた。実施例2及び実施例3は、接地領域と非接地領域とで、互いに異なる遠心力が計算されるため、同一の遠心力が計算された実施例1に比べて、タイヤの温度の予測精度を向上させることができた。 As shown in FIG. 9, the temperatures of the tire models of Examples 1 to 3 were able to approximate the temperature of the tire of the experimental example compared to the temperature of the tire model of comparative example 1. As shown in FIG. 10, with respect to the temperature difference (gradient of temperature rise) under different running speed conditions, Examples 1 to 3 were able to suppress deviation from the experimental example compared to Comparative Example 1. Therefore, Examples 1 to 3 were able to improve the prediction accuracy of tire temperature compared to Comparative Example 1. In Examples 2 and 3, different centrifugal forces are calculated in the ground contact area and non-ground contact area, so the prediction accuracy of tire temperature is improved compared to Example 1, in which the same centrifugal force is calculated. I was able to improve it.

さらに、実施例3は、走行速度条件よりも小さい速度(5%)に基づいて、接地領域の遠心力が計算されたため、接地領域の遠心力がゼロに設定された実施例2に比べて、タイヤモデルの温度が、実験例のタイヤの温度から乖離するのを、効果的に防ぐことができた。 Furthermore, in Example 3, the centrifugal force in the ground contact area was calculated based on a speed (5%) smaller than the running speed condition, so compared to Example 2, in which the centrifugal force in the ground contact area was set to zero, It was possible to effectively prevent the temperature of the tire model from deviating from the temperature of the tire in the experimental example.

[付記]
本開示は以下の態様を含む。
[Additional notes]
The present disclosure includes the following aspects.

[本開示1]
タイヤのシミュレーション方法であって、
タイヤ及び路面を、それぞれ、有限個の要素でモデリングしたタイヤモデル及び路面モデルをコンピュータに入力する工程を含み、
前記コンピュータは、
予め定められた走行速度条件に基づいて、前記タイヤモデルに作用する遠心力を計算する工程と、
前記タイヤモデルに、予め定めた荷重及び内圧と、前記遠心力とを作用させて、前記路面モデルに静的に接地させた前記タイヤモデルの変形を計算する工程と、
前記変形したタイヤモデルの発熱量及び放熱量を計算する工程と、
前記発熱量及び前記放熱量に基づいて、前記タイヤモデルの前記要素の温度を計算する工程とを実行する、
タイヤのシミュレーション方法。
[本開示2]
前記タイヤモデルのタイヤ周方向の領域を、前記路面モデルに接触する接地領域と、それ以外の非接地領域とに区分する工程をさらに含み、
前記遠心力を計算する工程は、前記接地領域と、前記非接地領域とで、互いに異なる遠心力を計算する、本開示1に記載のタイヤのシミュレーション方法。
[本開示3]
前記接地領域の遠心力は、前記非接地領域の遠心力よりも小さい、本開示2に記載のタイヤのシミュレーション方法。
[本開示4]
前記遠心力を計算する工程は、前記タイヤモデルに作用する遠心力を、前記走行速度条件から特定される遠心力よりも小さく計算する、本開示1ないし3のいずれかに記載のタイヤのシミュレーション方法。
[This disclosure 1]
A tire simulation method,
Including a step of inputting into a computer a tire model and a road surface model in which the tires and the road surface are modeled using a finite number of elements, respectively,
The computer includes:
calculating a centrifugal force acting on the tire model based on a predetermined running speed condition;
applying a predetermined load and internal pressure and the centrifugal force to the tire model to calculate the deformation of the tire model that is statically in contact with the road surface model;
calculating the amount of heat generated and the amount of heat released from the deformed tire model;
calculating the temperature of the element of the tire model based on the calorific value and the heat radiation amount;
How to simulate tires.
[This disclosure 2]
further comprising the step of dividing the region of the tire model in the tire circumferential direction into a ground contact region that contacts the road model and a non-ground contact region,
The tire simulation method according to the present disclosure 1, wherein the step of calculating the centrifugal force calculates different centrifugal forces in the ground contact area and the non-ground contact area.
[Disclosure 3]
The tire simulation method according to the present disclosure 2, wherein the centrifugal force in the ground contact area is smaller than the centrifugal force in the non-ground contact area.
[Disclosure 4]
The tire simulation method according to any one of the present disclosures 1 to 3, wherein the step of calculating the centrifugal force calculates the centrifugal force acting on the tire model to be smaller than the centrifugal force specified from the traveling speed condition. .

S1 タイヤモデル及び路面モデルを入力する工程
S2 遠心力を計算する工程
S3 路面モデルに静的に接地させたタイヤモデルの変形を計算する工程
S4 タイヤモデルの発熱量及び放熱量を計算する工程
S5 タイヤモデルの要素の温度を計算する工程
S1 Step of inputting the tire model and road surface model S2 Step of calculating centrifugal force S3 Step of calculating the deformation of the tire model that is statically in contact with the road surface model S4 Step of calculating the heat generation amount and heat radiation amount of the tire model S5 Tire The process of calculating the temperature of the elements of the model

Claims (4)

タイヤのシミュレーション方法であって、
タイヤ及び路面を、それぞれ、有限個の要素でモデリングしたタイヤモデル及び路面モデルをコンピュータに入力する工程を含み、
前記コンピュータは、
予め定められた走行速度条件に基づいて、前記タイヤモデルに作用する遠心力を計算する工程と、
前記タイヤモデルに、予め定めた荷重及び内圧と、前記遠心力とを作用させて、前記路面モデルに静的に接地させた前記タイヤモデルの変形を計算する工程と、
前記変形したタイヤモデルの発熱量及び放熱量を計算する工程と、
前記発熱量及び前記放熱量に基づいて、前記タイヤモデルの前記要素の温度を計算する工程とを実行する、
タイヤのシミュレーション方法。
A tire simulation method,
Including a step of inputting into a computer a tire model and a road surface model in which the tires and the road surface are modeled using a finite number of elements, respectively,
The computer includes:
calculating a centrifugal force acting on the tire model based on a predetermined running speed condition;
applying a predetermined load and internal pressure and the centrifugal force to the tire model to calculate the deformation of the tire model that is statically in contact with the road surface model;
calculating the amount of heat generated and the amount of heat released from the deformed tire model;
calculating the temperature of the element of the tire model based on the calorific value and the heat radiation amount;
How to simulate tires.
前記タイヤモデルのタイヤ周方向の領域を、前記路面モデルに接触する接地領域と、それ以外の非接地領域とに区分する工程をさらに含み、
前記遠心力を計算する工程は、前記接地領域と、前記非接地領域とで、互いに異なる遠心力を計算する、請求項1に記載のタイヤのシミュレーション方法。
further comprising the step of dividing the region of the tire model in the tire circumferential direction into a ground contact region that contacts the road model and a non-ground contact region,
The tire simulation method according to claim 1, wherein in the step of calculating the centrifugal force, different centrifugal forces are calculated in the ground contact area and the non-ground contact area.
前記接地領域の遠心力は、前記非接地領域の遠心力よりも小さい、請求項2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 2, wherein the centrifugal force in the ground contact area is smaller than the centrifugal force in the non-ground contact area. 前記遠心力を計算する工程は、前記タイヤモデルに作用する遠心力を、前記走行速度条件から特定される遠心力よりも小さく計算する、請求項1ないし3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 tire according to any one of claims 1 to 3, wherein the step of calculating the centrifugal force calculates a centrifugal force acting on the tire model to be smaller than a centrifugal force specified from the traveling speed condition. Simulation method.
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