JP4452085B2 - Tire simulation method and tire manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、リム組み時に生じがちなビードトウの浮き上がりをシミュレートし、精度の良い性能評価を行うのに役立つタイヤのシミュレーション方法及びこれを利用したタイヤの製造方法に関する。 The present invention relates to a tire simulation method useful for simulating the lift-up of a bead toe that tends to occur during rim assembly, and performing accurate performance evaluation, and a tire manufacturing method using the same.
例えば図14に示されるように、タイヤを有限個の要素e1、e2、e3…に分割したタイヤモデルa(ここではそのビード部のみが視覚化されて表示される。)を用い、それに荷重を負荷して変形状態を調べる荷重負荷シミュレーションや、転動させて転がり抵抗や摩擦エネルギーなどを調べる転動シミュレーションが種々提案されている(例えば、下記特許文献1ないし5参照。)。
For example, as shown in FIG. 14, a tire model a (here, only the bead portion is visualized and displayed) obtained by dividing a tire into a finite number of elements e1, e2, e3. Various load-loading simulations for examining the deformation state by loading, and rolling simulations for examining rolling resistance and frictional energy by rolling are proposed (for example, see
シミュレーションは、実際のタイヤと同様、タイヤモデルaに内圧を作用させた状態で行われる。このため、タイヤモデルaは、リムを有限個の要素にモデル化したリムモデルbに装着され、かつ、タイヤモデルaのタイヤ内腔面cの全域に内圧に等しい等分布荷重が境界条件として与えられる。そして、それらの計算結果により、タイヤモデルaの内圧充填に伴う膨張形状などシミュレートできる。 The simulation is performed in a state where an internal pressure is applied to the tire model a, as in an actual tire. For this reason, the tire model a is mounted on a rim model b in which the rim is modeled as a finite number of elements, and an equally distributed load equal to the internal pressure is given as a boundary condition over the entire area of the tire lumen surface c of the tire model a. . And the expansion shape accompanying the internal pressure filling of the tire model a can be simulated by those calculation results.
図15には、実際のタイヤt(ここでは、そのビード部のみが表示される。)をリム組みしかつ内圧を充填した状態の断面図が示される。この断面図は、CT撮影により得たものである。この状態のように、内圧充填により膨張変形したタイヤtは、ビード底面fのトウ側がリムシート面gからしばしば浮き上がることがある。 FIG. 15 shows a cross-sectional view of a state in which an actual tire t (here, only its bead portion is displayed) is assembled with a rim and filled with internal pressure. This cross-sectional view was obtained by CT imaging. As in this state, in the tire t that is inflated and deformed by the internal pressure filling, the toe side of the bead bottom surface f often floats from the rim seat surface g.
非伸張性のビードコアhとリムシート面gとの間で圧縮されたゴムは、内圧の上昇に伴ってより強く圧縮される。そして、該ゴムは、リムシート面gのテーパ面に沿ってタイヤ軸方向内方へと移動し、ビード底面fのトウ側を押し上げる。押し上げられたビード底面fには、内圧が作用し、前記浮き上がりを助長させる。これらの作用が平衡状態まで繰り返されることにより、上述のビード底面fの浮き上がりが生じるものと推察される。またタイヤのリム組み初期では、ビード底面fのトウ側とリムシート面gとの間に微小な隙間が形成されており、当初からその部分にも内圧が作用していると推察される。 The rubber compressed between the non-extensible bead core h and the rim seat surface g is more strongly compressed as the internal pressure increases. Then, the rubber moves inward in the tire axial direction along the tapered surface of the rim seat surface g, and pushes up the toe side of the bead bottom surface f. Internal pressure acts on the pushed-up bottom surface f of the bead to promote the lifting. It is presumed that the above-described bead bottom surface f is lifted by repeating these actions until the equilibrium state. Further, at the initial stage of assembling the tire rim, a minute gap is formed between the toe side of the bead bottom surface f and the rim seat surface g, and it is presumed that the internal pressure is also acting on that portion from the beginning.
ビード底面の浮き上がりが生じている状態は、浮き上がりが生じていない状態と比べると、ビード部の内部歪分布も異なったものになる。従って、ビード部の耐久性能等を正しく解析するためには、シミュレーション時においてもこのようなリム組み状態を再現することが不可欠となる。しかしながら、従来のシミュレーション方法では、図14に示されたように、ビード底面全域を含むリム接触域iをリムシート面bに常に接触させるように境界条件が与えられるのが一般化されており、上述のようなビード底面の浮き上がりは再現できていない。 When the bead bottom surface is lifted, the internal strain distribution of the bead portion is different from that when the bead bottom surface is not lifted. Therefore, in order to correctly analyze the durability performance of the bead portion, it is indispensable to reproduce such a rim assembly state even during simulation. However, in the conventional simulation method, as shown in FIG. 14, it is generalized that the boundary condition is given so that the rim contact area i including the entire bead bottom surface is always in contact with the rim seat surface b. The raised bottom of the bead cannot be reproduced.
本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、内圧条件により膨張変形したタイヤモデルから、少なくともビード底面とリムとの間の接触状態を計算する処理と、ビード底面のリムとの非接触域に内圧が作用するように内圧作用領域を更新する処理とを前記接触状態が一定になるまで繰り返す工程を含むことを基本として、上述のビードトウの浮き上がり状態を容易に再現でき、ひいては正確な内圧充填形状を得ることが可能なタイヤのシミュレーション方法を提供することを目的としている。 The present invention has been devised in view of the above-described problems. A process for calculating at least a contact state between a bead bottom surface and a rim from a tire model inflated and deformed due to an internal pressure condition, and a rim on the bead bottom surface. It is possible to easily reproduce the above-described bead-toe lifting state based on including a step of repeating the process of updating the internal pressure acting region so that the internal pressure acts on the non-contact region until the contact state becomes constant, As a result, an object of the present invention is to provide a tire simulation method capable of obtaining an accurate internal pressure filling shape.
また請求項5記載の発明では、ビードトウの浮き上がり量を評価パラメータとし、この値が予め定めた許容値を満足するまでタイヤ断面形状の決定や変形計算(シミュレーション)を繰り返すことを基本として、耐久性に有利なビード構造を具えたタイヤを製造するのに役立つタイヤの製造方法を提供することを目的としている。
Further, in the invention according to
本発明のうち請求項1記載の発明は、タイヤの変形状態をコンピュータを用いてシミュレートするタイヤのシミュレーション方法であって、タイヤを有限個の要素に分割したタイヤモデルを設定するタイヤモデル設定ステップ、リム組み条件と内圧条件とを少なくとも含む境界条件を設定するステップ及び前記境界条件に基づいてタイヤモデルの膨張変形計算を行う計算ステップを少なくとも含み、前記内圧条件は、内圧値と、タイヤモデルに内圧を作用させる領域を定める内圧作用領域とを含み、かつ、前記計算ステップは、内圧条件により膨張変形したタイヤモデルから、少なくともビード底面とリムとの接触状態を計算する処理と、前記ビード底面のリムとの非接触域に内圧が作用するように前記内圧作用領域を更新する処理とを前記接触状態が一定になるまで繰り返す工程を含むことを特徴としている。
The invention according to
また請求項2記載の発明は、前記計算ステップは、前記ビード底面のリムとの接触域に内圧が作用しないように前記内圧作用領域を更新する処理を含むことを特徴とする請求項1記載のタイヤのシミュレーション方法である。
The invention according to
また請求項3記載の発明は、前記内圧作用領域は、初期条件として、前記タイヤモデルの両側のビードトウ間のタイヤ内腔面の全領域と、ビード底面のビードトウからビードヒール側への小巾領域であるビード底面トウ側領域とが定められることを特徴とする請求項1又は2に記載のタイヤのシミュレーション方法である。
According to a third aspect of the present invention, the internal pressure acting region includes, as an initial condition, an entire region of a tire lumen surface between bead toes on both sides of the tire model, and a small region from the bead toe to the bead heel side of the bead bottom surface. The tire simulation method according to
また請求項4記載の発明は、前記計算ステップは、内圧を前記内圧値まで段階的に上昇させる工程を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のタイヤのシミュレーション方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the tire simulation method according to any one of the first to third aspects, the calculating step includes a step of gradually increasing an internal pressure to the internal pressure value. .
また請求項5記載の発明は、請求項1乃至4のいずれかのシミュレーション方法を利用したタイヤの製造方法であって、前記膨張変形計算から少なくともタイヤモデルのビードトウの浮き上がり量を取得する計算ステップと、前記ビードトウの浮き上がり量が予め定めた許容値になるまで前記タイヤモデル設定ステップ及び前記計算ステップを繰り返すとともに、少なくともビード底面の断面形状を、前記許容値を満たすタイヤモデルの前記ビード底面の断面形状に成形するステップとを含むことを特徴とするタイヤの製造方法である。 A fifth aspect of the present invention is a tire manufacturing method using the simulation method according to any one of the first to fourth aspects , wherein a calculation step of acquiring at least a bead toe lift amount of a tire model from the expansion deformation calculation ; , with repeating the tire model setting step and said calculating step until the tolerance amount floating of the bead toe is predetermined, the sectional shape of at least the bead bottom, cross-sectional shape of the bead bottom surface of the tire model which satisfies the allowable value And a step of forming the tire into a tire.
請求項1記載の発明によれば、膨張変形したタイヤモデルからビード底面とリムとの接触状態が計算され、その非接触域に内圧が作用するように境界条件が更新される。そして、かかる工程が、前記接触状態が一定になるまで繰り返される。従って、内圧がビード底面のトウ側領域を押し上げるという実際のタイヤのリム組み状態とほぼ同様のビードトウの浮き上がり現象を再現しうる。 According to the first aspect of the present invention, the contact state between the bead bottom surface and the rim is calculated from the inflated and deformed tire model, and the boundary condition is updated so that the internal pressure acts on the non-contact region. And this process is repeated until the said contact state becomes fixed. Accordingly, it is possible to reproduce the bead toe lifting phenomenon that is almost the same as the actual tire rim assembly state in which the internal pressure pushes up the toe side region of the bottom surface of the bead.
また請求項5記載の発明によれば、ビードトウの浮き上がり量が予め定めた許容値を満足するまでタイヤ断面形状の決定や変形計算を繰り返すことで耐久性に有利なビード構造を持ったタイヤを最終的に製造することができる。
According to the invention described in
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図1には、本発明を実施するためのコンピュータ装置1が示されている。このコンピュータ装置1は、本体1aと、入力手段としてのキーボード1b、マウス1cと、出力手段としてのディスプレイ装置1dとから構成されている。本体1aには、図示していないが、公知のように演算処理装置、メモリー、磁気ディスク、CD−ROMやフレキシブルディスクのドライブ1a1、1a2などを適宜具えている。そして、前記磁気ディスクにはタイヤのシミュレーション方法を実行するためのプログラムが記憶されている。コンピュータ装置1としては、高速なEWS、スーパーコンピュータなどが好適である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a
図2には、本実施形態のタイヤのシミュレーション方法の処理手順の一例が示される。本実施形態では、先ずタイヤ(空気入りタイヤ)を有限個の要素に分割したタイヤモデルを設定するタイヤモデル設定ステップが行われる(ステップS1)。図3にはタイヤモデル2の一例を視覚化し断面図として示す。該タイヤモデル2は、解析しようとするタイヤを有限個の小さな要素2a、2b、2c…に分割してモデル化される。タイヤは実在するもの、また実在しない設計段階のもののいずれでも良い。
FIG. 2 shows an example of the processing procedure of the tire simulation method of the present embodiment. In the present embodiment, first, a tire model setting step for setting a tire model in which a tire (pneumatic tire) is divided into a finite number of elements is performed (step S1). In FIG. 3, an example of the
前記タイヤモデル2を構成する各要素2a、2b、2c…は、数値解析が可能に定められる。数値解析が可能とは、例えば有限要素法、有限体積法、差分法又は境界要素法といった数値解析法にて計算が可能なことを意味する。具体的には、各要素2a、2b、2c…について、節点座標値、形状、材料特性(例えば密度、弾性率、損失正接又は減衰係数)などが定義される。各要素2a、2b、2c…は、例えば2次元平面としての三角形ないし四角形の膜要素、3次元要素としては、例えば4ないし6面体ソリッド要素が好ましい。この例のタイヤモデル2は、トラック、バスなどに用いられる重荷重用ラジアルタイヤ(サイズ:11R22.5)をモデル化したものが例示される。
The
次に本実施形態では、タイヤモデル2にリム組み条件と内圧条件とを少なくとも含む境界条件を設定するステップが行われる(ステップS2)。リム組み条件とは、タイヤモデル2をリムに組み付けた状態を作り出すための条件である。この条件は、装着するリムに応じて具体的に定められる。本実施形態では、リム組み条件として、図4に示されるようなリムモデル3が設定されたものが例示される。
Next, in the present embodiment, a step of setting boundary conditions including at least the rim assembly condition and the internal pressure condition is performed on the tire model 2 (step S2). The rim assembly condition is a condition for creating a state in which the
前記リムモデル3は、実在する金属製のリム(サイズ:7.5×22.5)を有限個の要素3a、3b、3c…で分割することによりモデル化されている。ただし、リムモデルは実在しない設計段階のリムをモデル化したものでも良い。リムモデル3の前記各要素3a、3b、3c…も、数値解析が可能に定められている。
The
リムモデル3の各要素3a、3b、3c…は、本例では3次元要素として4ないし6面体ソリッド要素が好適に用いられる。このようなリムモデル3を設定することにより、少なくともリムシート面8の輪郭、リム径及びリム幅などを定めることができる。計算時間を短縮化するために、リムモデル3は、外力が与えられても変形しない剛体として定義することができる。
As the
前記内圧条件は、リムに組み付けた状態のタイヤモデル2に内圧を負荷するための条件であり、具体的には内圧値と、タイヤモデル2に内圧を作用させる領域を定める内圧作用領域とを少なくとも含んでいる。
The internal pressure condition is a condition for applying an internal pressure to the
前記内圧値は、タイヤモデル2に充填される内圧の値(最大値)であり、例えばJATMA等の各種の規格等を参考として適宜定めることができる。この例では内圧条件の内圧値として800kPaが設定される。内圧は零から最大値まで一気に変化させても良いが、本実施形態では、零から前記内圧値まで段階的に上昇させる条件が与えられる。このように、内圧条件の中に内圧の昇圧条件を含ませることができる。これについては後の計算ステップにおいて詳しく述べる。
The internal pressure value is a value (maximum value) of the internal pressure charged in the
前記内圧作用領域は、タイヤモデル2に内圧を作用させる領域を定める。この内圧作用領域の初期条件として、本実施形態では図3及び図5に示されるように、タイヤモデル2の両側のビードトウ(ビード部の最内端を意味する)4,4間を跨るタイヤ内腔面5の全領域と、ビード底面6のビードトウからビードヒール側への小巾領域であるビード底面トウ側領域6aとが定められる。
The internal pressure acting region defines a region in which an internal pressure is applied to the
この条件は、実際のタイヤをリム組みした際に、ビード底面のトウ側が僅かにリムシート面と離間することが多いという経験則に基づいて定められたものである。このような観点より、前記初期条件において、内圧が作用するビード底面トウ側領域6aのタイヤ軸方向の幅IWは、ビードトウ4からビードヒール点7までのタイヤ軸方向距離であるビード幅BWの例えば0より大かつ80%以下程度に設定されるのが望ましい。なおこの初期条件ではビード底面6のヒール側領域6bは、内圧が作用しないように境界条件が定められる。
This condition is determined based on an empirical rule that the toe side of the bottom surface of the bead is often slightly separated from the rim seat surface when an actual tire is assembled with a rim. From such a viewpoint, in the initial condition, the width IW in the tire axial direction of the bead bottom
前記タイヤモデル設定ステップS1及び境界条件を設定するステップS2は、順番を前後しても良い。またこれらの各ステップS1、S2は、通常、前記コンピュータ装置1を利用しながらユーザによって適宜設定される。
The tire model setting step S1 and the step S2 for setting boundary conditions may be reversed in order. Each of these steps S1 and S2 is normally set as appropriate by the user using the
次に、本実施形態のシミュレーション方法では、前記コンピュータ装置1により、前記境界条件に基づいてタイヤモデル2の膨張変形計算を行う計算ステップが行われる(ステップS3)。図6には、計算ステップの具体的な処理の一例としてフローチャートが示されている。本実施形態の計算ステップでは、図7に視覚化して示されるように、タイヤモデル2の例えばサイドウォール部などに外力を作用させ、ビード幅Wを狭める強制変位が行われる(ステップS31)。このビード幅Wは、リムモデル3を考慮して、タイヤモデル2がリムモデル3のリムシート面8と干渉しないような幅として定められる。
Next, in the simulation method of the present embodiment, a calculation step is performed by the
次に、コンピュータ装置1上において、タイヤモデル2とリムモデル3との回転軸中心を揃え、両モデル2ないし3を重ね合わせる。この後、前記強制変位を解くとともに両モデル2ないし3の接触定義が開始される(ステップS32)。前記接触定義が開始されると、タイヤモデル2のビード部分は、リムモデル3のリムシート面8やリムフランジ面などによって移動が制約される。また接触移動の際には、摩擦力が考慮される。
Next, on the
次にコンピュータ装置1は、初期条件の内圧作用領域に、設定された内圧値よりも小さい内圧を負荷し、タイヤモデル2の変形計算を行う(ステップS33)。これは、内圧を零から前記境界条件で定められた内圧値まで段階的に上昇させるためである。具体的には、最大の内圧値まで均等に例えば10段階程度で上昇させることができる。この場合、最大の内圧値の10%に相当する圧力を10回に分けて順次加算して負荷することができる。
Next, the
この例において、内圧は、初期条件で定められた内圧作用領域、即ち、タイヤ内腔面5の全領域と、ビード底面トウ側領域6aとに負荷される。内圧の負荷は、負荷すべき内圧に等しい等分布荷重を、前記内圧作用領域に面した各要素の表面に与えることで行うことができる。リムモデル3に拘束されながら内圧条件に基づいて膨張するタイヤモデル2の変形計算は、例えば汎用の有限要素法解析ソフトウエアを用いて行うことができる。本実施形態では、ABAQUS, Inc が提供する汎用非線形有限要素解析(FEA)プログラム「ABAQUS」が用いられる。
In this example, the internal pressure is applied to the internal pressure acting region defined by the initial conditions, that is, the entire region of the
次に、コンピュータ装置1は、内圧条件により膨張変形したタイヤモデル2から、ビード底面6とリムとの間の接触状態を計算する(ステップS34)。ここで言う「リム」はリムモデル3の意である。次に、コンピュータ装置1は、タイヤモデル2のビード底面6と、リムモデル3との接触状態に変更があるか否かを判断する(ステップS35)。これは、当該ループでの計算結果と、前回の計算結果とを対比することによって行われる。前記接触状態が、前回の計算結果と比べて変更が無い場合、つまりタイヤモデル2のビード底面6とリムモデル3との相対関係に変化がないと判断された場合(ステップS35でN)、コンピュータ装置1は、現在の内圧が設定された内圧値まで上昇しているか否かを判断する(ステップS38)。
Next, the
設定された内圧値と判断されれば(ステップS38でY)、コンピュータ装置1は計算ステップS3を終え、図2のステップS4以降の処理を行う。他方、現在の内圧が設定された内圧値まで上昇していないと判断された場合(ステップS38でN)、コンピュータ装置1は、タイヤモデル2への内圧をさらに上昇させ(ステップS39)、ステップS34以降を繰り返す。
If it is determined that the set internal pressure value is satisfied (Y in step S38), the
また、コンピュータ装置1により、タイヤモデル2とリムモデル3との接触状態が、前回の計算結果と比べて変更されていると判断された場合(ステップS35でY)、タイヤモデル2のビード底面6とリムモデル3との相対関係が変化しているため、これに合わせてタイヤモデル2の内圧作用領域に変化を与える必要がある。この場合、コンピュータ装置1は、タイヤモデル2の前記ビード底面6のリムとの非接触域に内圧が作用するよう前記内圧作用領域の内容を更新するとともに、非接触域を内圧が作用しない領域として内圧作用領域の内容を更新する(ステップS36,S37)。
If the
以上のような処理手順をコンピュータ装置1に行わせることにより、内圧条件により膨張変形したタイヤモデル2から、ビード底面6とリムモデル3との接触状態を計算する処理(ステップS34)と、ビード底面6のリムモデル3との非接触域に内圧が作用するように前記内圧作用領域を更新する処理(ステップS36)とを前記接触状態が一定(収束)するまで繰り返し行うことができる。これにより、リムモデル3によって物理的な拘束を受けながら内圧充填による変形するタイヤモデル2において、ビード底面6とリムモデル3との接触状態を常に最新の状態に更新し、かつ、非接触域に内圧を作用させて変形計算を行うことができる。このような処理の内容は、実際のタイヤが、実質的に内圧空気と接触するタイヤの表面の全領域に内圧が負荷される現象と等価である。従って、タイモデル2の膨張変形のシミュレーション精度をより一層向上しうる。
By causing the
図8及びそのX部の拡大図である図9(なお図9では理解しやすいようにビード部の向きを180゜反転している。)には、本実施形態のシミュレーション方法における計算ステップを実行し終えたタイヤモデルの膨張変形状態が示されている。図9に拡大して示されるように、タイヤモデル2は、ビード底面6のトウの浮き上がり現象が精度良くシミュレートされていることが確認できる。またこのような内圧充填状態を示すタイヤモデル2は、図2に示されるように、性能評価のために、例えば荷重負荷シミュレーションや、転動シミュレーションなどの各種の変形計算が行われる(ステップS4)。この際、タイヤモデル2のリム組み状態が、実際のタイヤとほぼ等しく再現できているため、性能評価のシミュレーション結果をより実測値に近似させることができる。
8 and FIG. 9 which is an enlarged view of the X portion (note that the orientation of the bead portion is inverted by 180 ° for easy understanding in FIG. 9), the calculation step in the simulation method of the present embodiment is executed. The inflated deformation state of the finished tire model is shown. As shown in an enlarged view in FIG. 9, it can be confirmed that the
図9に示されるビードトウ4の浮き上がり量Sは、ビード部の耐久性を評価するための重要な評価パラメータの一つとして知られている。即ち、前記浮き上がり量Sが大きすぎると、ビード底面6のヒール側に大きな荷重が集中して負荷されるため、該ビード底面に偏摩耗やクラック等の損傷が生じやすなる。従って、前記浮き上がり量Sの上限値を一定範囲に規制することによって、上述の損傷を抑制しビード部耐久性に優れたタイヤを提供することができる。一般に、この浮き上がり量Sを設計段階では予測することは非常に困難であるが、本発明のシミュレーション方法では、このような浮き上がり量Sをタイヤを、実際にタイヤを試作する前に正確に知ることができる。従って、本発明のシミュレーション方法は、ビード耐久性に優れたタイヤを設計ないし製造するのに大いに役立てることができる。
The lift amount S of the
図10には、前記シミュレーション方法を利用したタイヤの製造方法の具体的な処理手順の一例が示される。本実施形態のタイヤの製造方法では、ステップS1〜S3までは前記実施形態で説明したシミュレーション方法と同じであるからここでの説明は省略しステップS4以降だけを簡潔に述べる。 FIG. 10 shows an example of a specific processing procedure of a tire manufacturing method using the simulation method. In the tire manufacturing method of the present embodiment, steps S1 to S3 are the same as the simulation method described in the above embodiment, so description thereof will be omitted and only step S4 and subsequent steps will be briefly described.
図10において、タイヤモデル2の内圧充填形状が得られると、コンピュータ装置1は、該タイヤモデル2の前記ビードトウ4の浮き上がり量Sが予め定めた許容値か否かを判断する(ステップS4)。ここで、ビードトウ4の浮き上がり量Sは、図9に示されるように、リムシート面8から垂直なビードトウ4までの距離とし、タイヤ周方向位置において最大の値を用いることとする。また浮き上がり量Sの許容値は、タイヤの種類、サイズ、種々のビード耐久テスト及び/又はリム組み状態のCT撮像図などのパラメータを考慮して適宜設定される。本実施形態では、この許容値を3.0mmに設定する。ただし、これに限定されるものではない。
In FIG. 10, when the internal pressure filling shape of the
タイヤモデル2の前記ビードトウ4の浮き上がり量Sが予め定めた許容値以下と判断された場合(ステップS4でY)、少なくともビード底面の断面形状を、前記許容値を満たすタイヤモデル2のビード底面6の断面形状に合わせて成形する(ステップS5)。好ましくは具体的な当該ビード底面の形状、該ビード底面付近を構成するゴム物性と等しく或いはこれに近似させてタイヤ形状、物性を設計し、さらには金型で加硫成形されてタイヤが製造される。
When it is determined that the lift amount S of the
他方、タイヤモデル2の前記ビードトウ4の浮き上がり量Sが予め定めた許容値以下ではないと判断された場合(ステップS4でN)、ステップS1ないしS3を繰り返す。即ち、タイヤモデル設定ステップS1及び計算ステップS3を繰り返す。2ループ目以降のタイヤモデル設定ステップS1では、タイヤモデル2のとりわけビード底面6の具体的形状及び/又はビード底面6のゴム物性等が見直される。また境界条件の設定ステップS2では、変更のない条件については適宜設定を省略することができる。そして、ビードトウの浮き上がり量Sが予め定めた許容値になるまでこれらの処理が繰り返される。これにより、前記浮き上がり量Sが許容値以下である耐久性に有利なビード構造を持ったタイヤモデルを最終的に得ることができ、これを利用して容易にタイヤを製造することができる。これは、試作の手間とコストを減じるのに有効である。
On the other hand, when it is determined that the lift amount S of the
上述のようなタイヤの製造方法を適用した具体例を示す。先ず図11(A)に示すようなビード底面形状を持ったタイヤモデル2(サイズ:11R22.5)を設定した。この例では、ビード底面6は、ほぼ直線状で形成されている。タイヤモデル2に上の説明と同一のリム組み条件、内圧条件を設定し、リム組み膨張計算(ステップS3)を行った。その結果が図11(B)に示されている。ビードトウ4の浮き上がり量Sは、5.1mmであった。このタイヤモデル2は、浮き上がり量の許容値3.0mm以下を満たしてはいない。
The specific example which applied the manufacturing method of the above tires is shown. First, a tire model 2 (size: 11R22.5) having a bead bottom shape as shown in FIG. 11 (A) was set. In this example, the
次に、図12(A)に示されるように、タイヤモデル2のビード底面6(破線にて示される)に対して、ビードトウをタイヤ半径方向内側に1mm下げ、ビードヒールを1mmタイヤ半径方向外側に押し上げたビード底面6Aを有するタイヤモデル2Aを再設定した。他の部分は特に変更を加えていない。図13(A)には、そのリム組み膨張計算(ステップS3)を行った結果が示される。浮き上がり量Sは、4.5mmであり、未だ許容値3.0mm以下を満たしてはいない。
Next, as shown in FIG. 12A, with respect to the bead bottom surface 6 (shown by a broken line) of the
次に、図12(B)に示されるように、タイヤモデル2のビード底面6(破線にて示される)に対して、ビードヒール近傍をタイヤ半径方向外側に内側に2mm下げた凹状部11を設けたビード底面6Bを有するタイヤモデル2Bを再設定した。他の部分は特に変更を加えていない。図13(B)には、そのリム組み膨張計算(ステップS3)を行った結果が示される。浮き上がり量Sは、3.1mmであり、許容値3.0mm以下を満たしてはいないが、かなり性能の向上が見られる。
Next, as shown in FIG. 12B, a
次に、図12(C)に示されるように、タイヤモデル2のビード底面6(破線にて示される)に対して、ビードヒール近傍をタイヤ半径方向外側に内側に1mm下げた凹状部12を設けたビード底面6Bを有するタイヤモデル2Cを再設定した。また凹状部12は、図12(B)の凹状部11に比べるとタイヤ軸方向の幅を約15%大きくしている。他の部分は特に変更を加えていない。図13(C)には、そのリム組み膨張計算(ステップS3)を行った結果が示される。浮き上がり量Sは、2.88mmであり、許容値3.0mm以下を満たすことが分かった。従って、このタイヤモデル2Cに基づいて具体的なタイヤを製造することができる。
Next, as shown in FIG. 12 (C), a
さらに図12(D)には、タイヤモデル2のビード底面6(破線にて示される)に対して、ビードトウをタイヤ半径方向内側に1mm下げ、ビードヒールを2mmタイヤ半径方向外側に押し上げたビード底面6Dを有するタイヤモデル2Dを再設定した。他の部分は特に変更を加えていない。図13(D)には、そのリム組み膨張計算(ステップS3)を行った結果が示される。浮き上がり量Sは、前記タイヤモデル2Cと同様、2.88mmであり、許容値3.0mm以下を満たすことが分かった。なお図12(D)のタイヤモデル2Dと実質的に同じビード底面構造を持つタイヤを20本試作したところ、そのビードトウの浮き上がり量は最大値と最小値を除いたタイヤ18本の平均で2.93mmとなっており、本発明のシミュレーション方法の精度の良さを確認することができた。
Further, FIG. 12D shows a
1 コンピュータ装置
2 タイヤモデル
3 リムモデル
1
Claims (5)
タイヤを有限個の要素に分割したタイヤモデルを設定するタイヤモデル設定ステップ、 リム組み条件と内圧条件とを少なくとも含む境界条件を設定するステップ
及び前記境界条件に基づいてタイヤモデルの膨張変形計算を行う計算ステップを少なくとも含み、
前記内圧条件は、内圧値と、タイヤモデルに内圧を作用させる領域を定める内圧作用領域とを含み、
かつ、前記計算ステップは、内圧条件により膨張変形したタイヤモデルから、少なくともビード底面とリムとの接触状態を計算する処理と、
前記ビード底面のリムとの非接触域に内圧が作用するように前記内圧作用領域を更新する処理とを前記接触状態が一定になるまで繰り返す工程を含むことを特徴とするタイヤのシミュレーション方法。 A tire simulation method for simulating a deformation state of a tire using a computer,
A tire model setting step for setting a tire model in which a tire is divided into a finite number of elements, a step for setting a boundary condition including at least a rim assembly condition and an internal pressure condition, and an inflation deformation calculation of the tire model based on the boundary condition Including at least a calculation step;
The internal pressure condition includes an internal pressure value and an internal pressure action region that defines a region in which the internal pressure is applied to the tire model.
And, the calculating step calculates a contact state between at least the bottom surface of the bead and the rim from the tire model inflated and deformed due to the internal pressure condition,
A tire simulation method comprising a step of repeating the process of updating the internal pressure acting region so that an internal pressure acts on a non-contact region with the rim on the bottom surface of the bead until the contact state becomes constant.
前記膨張変形計算から少なくともタイヤモデルのビードトウの浮き上がり量を取得する計算ステップと、
前記ビードトウの浮き上がり量が予め定めた許容値になるまで前記タイヤモデル設定ステップ及び前記計算ステップを繰り返すとともに、
少なくともビード底面の断面形状を、前記許容値を満たすタイヤモデルの前記ビード底面の断面形状に成形するステップとを含むことを特徴とするタイヤの製造方法。
A tire manufacturing method using the simulation method according to claim 1 ,
A calculation step of obtaining at least a lift amount of the bead toe of the tire model from the expansion deformation calculation ;
With repeating the tire model setting step and said calculating step until the tolerance amount floating of the bead toe is predetermined,
Forming a cross-sectional shape of at least the bottom surface of the bead into a cross-sectional shape of the bottom surface of the bead of the tire model satisfying the allowable value.
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