JP4715902B2 - Tire vibration characteristic evaluation method, tire vibration characteristic evaluation computer program, and tire manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、タイヤの振動特性評価及び製造に関するものであり、さらに詳しくは、タイヤのトレッドパターンに起因するパターンノイズを的確に評価できるタイヤの振動特性評価方法及びタイヤの振動特性評価用コンピュータプログラム、並びにタイヤの製造方法に関するものである。   The present invention relates to tire vibration characteristic evaluation and manufacturing, and more particularly, a tire vibration characteristic evaluation method and a tire vibration characteristic evaluation computer program capable of accurately evaluating pattern noise caused by a tire tread pattern, Further, the present invention relates to a tire manufacturing method.

従来タイヤは、試作品を走行試験や搬送試験等に供して得られた結果を元に、さらに改良を加えて試作品を試作するという繰り返しによって開発されていた。このような開発手法は、試作と試験との繰り返しになるので、開発効率が悪いという問題点があった。この問題点を解決するために、近年では数値解析を用いたコンピュータシミュレーションによって、試作品を作らなくともタイヤの物理的性質を予測することができる手法が提案されている。   Conventional tires have been developed by repeatedly making prototypes with further improvements based on results obtained by subjecting prototypes to running tests and conveyance tests. Such a development method has a problem that development efficiency is low because trial production and testing are repeated. In order to solve this problem, in recent years, a method has been proposed in which the physical properties of a tire can be predicted by computer simulation using numerical analysis without creating a prototype.

通常タイヤのトレッド面には、排水性を向上させるための溝が形成されており、この溝が、いわゆるトレッドパターンを形成する。タイヤが転動する際には、トレッドパターンがタイヤの振動特性に影響を与える。特許文献1には、トレッドパターンの影響を考慮して、タイヤが非平坦部を通過する際におけるタイヤの振動特性を取得するタイヤ性能のシミュレーション方法が開示されている。   Usually, a groove for improving drainage is formed on the tread surface of the tire, and this groove forms a so-called tread pattern. When the tire rolls, the tread pattern affects the tire vibration characteristics. Patent Document 1 discloses a tire performance simulation method for acquiring the vibration characteristics of a tire when the tire passes through a non-flat portion in consideration of the influence of the tread pattern.

特許第3431817号公報Japanese Patent No. 3341817

ところで、トレッドパターンを有するタイヤにおいては、当該タイヤが転動する際には、このトレッドパターンに起因するパターンノイズが発生する。このパターンノイズは、固体伝播と空気伝播とが複合された複雑な振動現象である。特許文献1に開示されたタイヤ性能のシミュレーション方法では、パターンノイズの評価については直接言及されていない。   By the way, in a tire having a tread pattern, pattern noise due to the tread pattern is generated when the tire rolls. This pattern noise is a complex vibration phenomenon in which solid propagation and air propagation are combined. In the tire performance simulation method disclosed in Patent Document 1, the pattern noise evaluation is not mentioned directly.

また、特許文献1に開示されたタイヤ性能のシミュレーション方法では、タイヤが非平坦部を通過する際におけるタイヤの振動特性を取得する。このため、特許文献1に開示されたシミュレーション方法でパターンノイズを評価しようとすると、固体伝播及び空気伝播の影響の他に、タイヤが非平坦部を乗り越えるときの影響も含まれた評価となってしまう。さらに、特許文献1に開示されたタイヤ性能のシミュレーション方法では、タイヤの回転軸に作用する垂直荷重、前後荷重等を含む情報に基づいてタイヤの振動特性を取得する。かかる情報は、タイヤ及びホイール及びハブの影響を含む情報なので、トレッドパターンの影響を的確に評価するためには不十分であり、タイヤを効率的に開発するためには改善の余地がある。   In the tire performance simulation method disclosed in Patent Document 1, the vibration characteristics of the tire when the tire passes through the non-flat portion are acquired. For this reason, when trying to evaluate pattern noise by the simulation method disclosed in Patent Document 1, in addition to the effects of solid propagation and air propagation, the evaluation includes the effects when the tire goes over the non-flat portion. End up. Further, in the tire performance simulation method disclosed in Patent Document 1, tire vibration characteristics are acquired based on information including a vertical load, a front-rear load, and the like acting on the rotation axis of the tire. Since such information includes information on the effects of the tire and the wheel and the hub, it is insufficient to accurately evaluate the effects of the tread pattern, and there is room for improvement in order to efficiently develop the tire.

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、タイヤのトレッドパターンに起因するパターンノイズを的確に評価して、効率的にタイヤを開発できる、タイヤの振動特性評価方法及びタイヤの振動特性評価用プログラム、並びにタイヤの製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above, and it is possible to accurately evaluate pattern noise caused by a tread pattern of a tire and efficiently develop a tire. An object is to provide a vibration characteristic evaluation program and a tire manufacturing method.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るタイヤの振動特性評価方法は、有限要素法に基づき、前記タイヤのトレッドパターンを、前記タイヤの周方向にわたって有限個の微小要素に分割することによりタイヤモデルを作成する手順と、前記タイヤモデルを、予め作成したホイールのリムモデルに装着する手順と、前記リムモデルに装着した前記タイヤモデルを予め作成した路面モデルに接触させ、前記タイヤモデルに所定の荷重を負荷して転動させる手順と、前記タイヤと前記路面との間に発生する接触反力を取得する手順と、前記接触反力の変動に基づいて前記タイヤの振動特性を評価する手順と、を含むことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the tire vibration characteristic evaluation method according to the present invention is based on the finite element method, and the tread pattern of the tire is limited to a finite number of microelements in the circumferential direction of the tire. A tire model by dividing the tire model, a procedure for attaching the tire model to a wheel rim model prepared in advance, and a tire model attached to the rim model in contact with a road surface model prepared in advance. A procedure for rolling a model under a predetermined load, a procedure for obtaining a contact reaction force generated between the tire and the road surface, and a vibration characteristic of the tire based on fluctuations in the contact reaction force. And an evaluation procedure.

本発明者らは鋭意研究の結果、タイヤと路面との間に発生する接触反力が、パターンノイズと極めて強い相関を持つことを見出した。このタイヤの振動特性評価方法は、タイヤと路面との間に発生する接触反力に基づいて、タイヤの振動特性を評価する。このため、タイヤのパターンノイズを的確に評価して、効率的にタイヤを開発できる。また、有限要素法を用いた転動シミュレーションによって、接触反力を取得するので、実際にタイヤを試作し、評価する手順が不要になり、開発効率がさらに向上する。ここで、接触反力とは、タイヤに所定の荷重を与えてタイヤを転動させた場合に、タイヤの接地面と路面との間に発生する、路面からタイヤに与えられる力をいう。接触反力は、接触圧力と接地面積との積で表すことができる。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the contact reaction force generated between the tire and the road surface has a very strong correlation with the pattern noise. In this tire vibration characteristic evaluation method, the tire vibration characteristic is evaluated based on the contact reaction force generated between the tire and the road surface. Therefore, the tire can be efficiently developed by accurately evaluating the pattern noise of the tire. Further, since the contact reaction force is acquired by rolling simulation using the finite element method, a procedure for actually making and evaluating a tire becomes unnecessary, and development efficiency is further improved. Here, the contact reaction force refers to the force applied to the tire from the road surface that is generated between the ground contact surface of the tire and the road surface when the tire is rolled by applying a predetermined load to the tire. The contact reaction force can be expressed by the product of the contact pressure and the contact area.

次の本発明に係るタイヤの振動特性評価方法は、上記タイヤの振動特性評価方法において、前記タイヤが前記路面上を転動する際には、前記タイヤの回転軸と前記路面との距離をほぼ一定に拘束することを特徴とする。   The tire vibration characteristic evaluation method according to the present invention is the tire vibration characteristic evaluation method described above, wherein when the tire rolls on the road surface, the distance between the rotation axis of the tire and the road surface is approximately equal. It is characterized by being constrained to be constant.

このタイヤの振動特性評価方法は、上記タイヤの振動特性評価方法と同様の構成を備えるので、上記タイヤの振動特性評価方法と同様の作用、効果を奏する。さらに、このタイヤの振動特性評価方法は、タイヤの回転軸と前記路面との距離をほぼ一定に拘束する。これにより、タイヤ転動時における平均荷重をほぼ一定にできる。このタイヤの振動特性評価方法では、接触反力の変動によりタイヤの振動特性を評価するので、タイヤ転動時における平均荷重をほぼ一定にすることにより、接触反力の影響を抽出して、精度のよい振動特性の評価が可能となる。   Since the tire vibration characteristic evaluation method has the same configuration as the tire vibration characteristic evaluation method, the tire has the same functions and effects as the tire vibration characteristic evaluation method. Further, the tire vibration characteristic evaluation method restrains the distance between the tire rotation axis and the road surface to be substantially constant. Thereby, the average load at the time of tire rolling can be made substantially constant. In this tire vibration characteristic evaluation method, the tire vibration characteristic is evaluated by the variation of the contact reaction force. Therefore, by extracting the influence of the contact reaction force by making the average load almost constant during tire rolling, the accuracy It is possible to evaluate good vibration characteristics.

次の本発明に係るタイヤの振動特性評価方法は、上記タイヤの振動特性評価方法において、前記路面は平坦であることを特徴とする。   The tire vibration characteristic evaluation method according to the present invention is characterized in that, in the tire vibration characteristic evaluation method, the road surface is flat.

このタイヤの振動特性評価方法は、上記タイヤの振動特性評価方法と同様の構成を備えるので、上記タイヤの振動特性評価方法と同様の作用、効果を奏する。さらに、このタイヤの振動特性評価方法は、タイヤが接する路面を平坦な路面とする。このタイヤの振動特性評価方法では、接触反力の変動によりタイヤの振動特性を評価するので、タイヤが接する路面を平坦な路面とすることにより、接触反力に影響を与える要因を低減できる。これにより、接触反力の影響を抽出して、精度のよい振動特性の評価が可能となる。   Since the tire vibration characteristic evaluation method has the same configuration as the tire vibration characteristic evaluation method, the tire has the same functions and effects as the tire vibration characteristic evaluation method. Further, in this tire vibration characteristic evaluation method, the road surface in contact with the tire is a flat road surface. In this tire vibration characteristic evaluation method, the tire vibration characteristic is evaluated based on the variation of the contact reaction force, so that the factor that affects the contact reaction force can be reduced by making the road surface in contact with the tire a flat road surface. Thereby, it is possible to extract the influence of the contact reaction force and evaluate the vibration characteristics with high accuracy.

次の本発明に係るタイヤの振動特性評価方法は、上記タイヤの振動特性評価方法において、前記タイヤの振動特性を評価する手順では、前記接触反力の時間変化履歴を周波数分析し、前記接触反力のゲインと周波数との関係に基づいて前記タイヤの振動特性を評価することを特徴とする。   In the tire vibration characteristic evaluation method according to the present invention, in the tire vibration characteristic evaluation method, in the procedure for evaluating the vibration characteristic of the tire, a time analysis history of the contact reaction force is subjected to frequency analysis, and the contact reaction characteristic is evaluated. The vibration characteristics of the tire are evaluated based on the relationship between force gain and frequency.

このタイヤの振動特性評価方法は、上記タイヤの振動特性評価方法と同様の構成を備えるので、上記タイヤの振動特性評価方法と同様の作用、効果を奏する。さらに、このタイヤの振動特性評価方法は、接触反力のゲインと周波数との関係を用いて、タイヤの振動特性を評価する。このようにすれば、実車計測におけるタイヤの特徴を精度よく再現できる。   Since the tire vibration characteristic evaluation method has the same configuration as the tire vibration characteristic evaluation method, the tire has the same functions and effects as the tire vibration characteristic evaluation method. Further, this tire vibration characteristic evaluation method evaluates the tire vibration characteristic using the relationship between the gain and frequency of the contact reaction force. In this way, the characteristics of the tire in actual vehicle measurement can be accurately reproduced.

次の本発明に係るタイヤの振動特性評価方法は、上記タイヤの振動特性評価方法において、前記タイヤの振動特性を評価する手順では、取得した前記接触反力の時間変化履歴のうち所定期間における最大接触反力と最小接触反力との差を求め、これに基づいて前記タイヤの振動特性を評価することを特徴とする。   In the tire vibration characteristic evaluation method according to the present invention, in the tire vibration characteristic evaluation method, in the procedure for evaluating the vibration characteristic of the tire, a maximum of a predetermined time period of the contact reaction force time change history is obtained. The difference between the contact reaction force and the minimum contact reaction force is obtained, and the vibration characteristics of the tire are evaluated based on the difference.

このタイヤの振動特性評価方法は、上記タイヤの振動特性評価方法と同様の構成を備えるので、上記タイヤの振動特性評価方法と同様の作用、効果を奏する。さらに、このタイヤの振動特性評価方法は、最大接触反力と最小接触反力との差を求め、これに基づいてタイヤの振動特性を評価する。このようにすれば、周波数分析を必要とせず、簡易にタイヤの周波数特性を評価できる。特に、トレッドパターンのタイヤ周方向ピッチに変化がない場合には、実車計測におけるタイヤの特徴を精度よく再現できるので好ましい。   Since the tire vibration characteristic evaluation method has the same configuration as the tire vibration characteristic evaluation method, the tire has the same functions and effects as the tire vibration characteristic evaluation method. Further, in this tire vibration characteristic evaluation method, the difference between the maximum contact reaction force and the minimum contact reaction force is obtained, and the vibration characteristic of the tire is evaluated based on the difference. In this way, the frequency characteristics of the tire can be easily evaluated without requiring frequency analysis. In particular, when there is no change in the tire circumferential pitch of the tread pattern, it is preferable because the characteristics of the tire in actual vehicle measurement can be accurately reproduced.

次の本発明に係るタイヤの振動特性評価用コンピュータプログラムは、上記タイヤの振動特性評価方法をコンピュータ上で実現させることを特徴とする。これにより、上記のタイヤの振動特性評価方法が、コンピュータを利用して実現できる。   A tire tire vibration characteristic evaluation computer program according to the present invention is characterized in that the tire vibration characteristic evaluation method is realized on a computer. Thus, the tire vibration characteristic evaluation method described above can be realized using a computer.

次の本発明に係るタイヤの製造方法は、記タイヤの振動特性評価方法により、タイヤの振動特性を評価する手順と、評価した前記タイヤの振動特性に基づいて、前記タイヤのトレッドパターンを決定する手順と、決定した前記トレッドパターンを転写できる加硫金型によりグリーンタイヤを加硫する手順と、を含むことを特徴とする。   In the tire manufacturing method according to the present invention, the tire tread pattern is determined based on the procedure for evaluating the tire vibration characteristics by the tire vibration characteristic evaluation method and the evaluated tire vibration characteristics. And a procedure for vulcanizing the green tire with a vulcanization mold capable of transferring the determined tread pattern.

このタイヤの製造方法は、タイヤと路面との間に発生する接触反力に基づいて評価したタイヤの振動特性に基づきトレッドパターンを設計する。そして、そのトレッドパターンを転写できる加硫金型を用いてグリーンタイヤを加硫してタイヤを製造する。このため、タイヤのパターンノイズを的確に評価して、パターンノイズを低減したトレッドパターンを効率的に設計して、タイヤを効率的に開発できる。   In this tire manufacturing method, a tread pattern is designed based on the vibration characteristics of the tire evaluated based on the contact reaction force generated between the tire and the road surface. Then, the tire is manufactured by vulcanizing the green tire using a vulcanization mold capable of transferring the tread pattern. For this reason, the tire pattern can be efficiently developed by accurately evaluating the pattern noise of the tire and efficiently designing the tread pattern with reduced pattern noise.

本発明に係るタイヤの振動特性評価方法及びタイヤの振動特性評価用コンピュータプログラム、並びにタイヤの製造方法は、パターンノイズを的確に評価して効率的にタイヤを開発できるという効果を奏する。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The tire vibration characteristic evaluation method, the tire vibration characteristic evaluation computer program, and the tire manufacturing method according to the present invention have an effect that a tire can be efficiently developed by accurately evaluating pattern noise.

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、発明を実施するための最良の形態により、本発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。なお、本発明はタイヤ全般に対して適用でき、空気入りタイヤに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the best mode for carrying out the invention. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or that are substantially the same. The present invention can be applied to all tires and is not limited to pneumatic tires.

この実施例に係るタイヤの振動特性評価方法は、タイヤと路面との間に発生する接触反力に基づいて、タイヤのパターンノイズ等の振動特性を評価する点に特徴がある。本実施例に係るタイヤの振動特性評価方法の内容について説明する前に、評価対象であるタイヤについて説明する。図1は、タイヤの回転軸を含む子午面で切ったタイヤ断面を示す一部断面図である。同図を用いて、振動特性評価対象であるタイヤ10の構造について、簡単に説明する。キャップトレッド11は、タイヤ10の路面接地部に配置されており、カーカス15、ベルト14又はブレーカの外側を覆うゴム層である。   The tire vibration characteristic evaluation method according to this embodiment is characterized in that vibration characteristics such as tire pattern noise are evaluated based on a contact reaction force generated between the tire and a road surface. Before explaining the contents of the tire vibration characteristic evaluation method according to this embodiment, the tire to be evaluated will be described. FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a cross section of a tire cut along a meridian plane including a rotation axis of the tire. The structure of the tire 10 that is the object of vibration characteristic evaluation will be briefly described with reference to FIG. The cap tread 11 is a rubber layer that is disposed on the road surface grounding portion of the tire 10 and covers the outside of the carcass 15, the belt 14, or the breaker.

キャップトレッド11は、カット衝撃に対してカーカス15やベルト14を保護する役目を持っている。ここで、キャップトレッド11が路面と接する面をトレッド面11mという。トレッド面11mは、複数の縦溝11s1や横溝により区切られて、複数のブロック11bが形成される。トレッド面11mに形成された前記縦溝11s1や横溝、あるいはブロック11bのなすパターンを、トレッドパターンあるいはブロックパターンという。 The cap tread 11 serves to protect the carcass 15 and the belt 14 against cut impact. Here, the surface where the cap tread 11 is in contact with the road surface is referred to as a tread surface 11m. Tread surface 11m is delimited by a plurality of vertical grooves 11s 1 and transverse grooves, a plurality of blocks 11b is formed. A pattern formed by the vertical groove 11s 1 , the horizontal groove, or the block 11b formed on the tread surface 11m is referred to as a tread pattern or a block pattern.

アンダトレッド12は、キャップトレッド11とベルト14との間に配置されるゴム層で、発熱性、接着性等を向上させる目的で用いられる。サイドトレッド13は、サイドウォール部の最も外側に配置されて外からの傷がカーカス15に達するのを防止するとともに、ラジアルタイヤの場合には、車軸からの駆動力を路面に伝える補助的役割も担っている。   The undertread 12 is a rubber layer disposed between the cap tread 11 and the belt 14 and is used for the purpose of improving heat generation, adhesion, and the like. The side tread 13 is disposed on the outermost side of the sidewall portion to prevent external scratches from reaching the carcass 15 and, in the case of a radial tire, has an auxiliary role of transmitting driving force from the axle to the road surface. I'm in charge.

ベルト14は、キャップトレッド11とカーカス15との間に配置されたゴム引きコード層である。なお、バイアスタイヤの場合にはブレーカと呼ぶ。ラジアルタイヤにおいて、ベルト14は形状保持及び強度メンバーとして重要な役割を担っている。カーカス15はタイヤ10の骨格をなすゴム引きコード層である。カーカス15は、タイヤ10に空気を充填した際に圧力容器としての役目を果たす強度メンバーであり、空気の内圧によって荷重を支え、走行中の動的荷重に耐える構造に構成される。   The belt 14 is a rubberized cord layer disposed between the cap tread 11 and the carcass 15. In the case of a bias tire, it is called a breaker. In the radial tire, the belt 14 plays an important role as a shape maintaining and strength member. The carcass 15 is a rubberized cord layer that forms the skeleton of the tire 10. The carcass 15 is a strength member that serves as a pressure vessel when the tire 10 is filled with air, and is configured to support a load by the internal pressure of the air and withstand a dynamic load during traveling.

空気の内圧によって発生するカーカス15のコード張力は、スチールワイヤの束で支えられる。このスチールワイヤの束を硬質ゴムで固めたリングをビード16という。ビード16は、タイヤ10をホイールのリムに固定させる役割を果たす他、カーカス15、ベルト14及びトレッドとともに、タイヤ10の強度部材となる。ビードフィラ17は、カーカス15をビードワイヤの周囲に巻き込む際に生ずる空間へ充填するゴムである。カーカス15をビード16に固定するとともに、その部分の形状を整え、ビード部全体の剛性を高める。   The cord tension of the carcass 15 generated by the internal pressure of air is supported by a bundle of steel wires. A ring in which the bundle of steel wires is hardened with hard rubber is called a bead 16. The bead 16 serves as a strength member of the tire 10 together with the carcass 15, the belt 14, and the tread in addition to the role of fixing the tire 10 to the rim of the wheel. The bead filler 17 is a rubber that fills a space generated when the carcass 15 is wound around the bead wire. While fixing the carcass 15 to the bead 16, the shape of the part is adjusted and the rigidity of the whole bead part is improved.

図2は、トレッド面に形成されるトレッドパターンの一例を示す一部平面図である。このタイヤ10のキャップトレッド11は、横溝11s2によって、タイヤ10の周方向(図2の矢印方向)に対して分割されるとともに、縦溝11s1によって、タイヤの周方向に対して直交する方向に分割されている。これにより、キャップトレッド11は、タイヤ10の周方向に対してピッチを持つ複数のブロック11bn、11bn+1等に分割されている。以下、縦溝11s1及び横溝11s2を総称したときには、溝11という。図2に示すタイヤ10のように、各ブロック11bn-1、11bn、11bn+1等の周方向における長さ(周方向ピッチ)Pn-1、Pn、Pn+1等をそれぞれ異ならせるようにしてもよい。これにより、特定の周波数のパターンノイズが目立つことを抑制する。なお、周方向ピッチPn-1、Pn、Pn+1等をすべて同じ大きさとしてもよい。 FIG. 2 is a partial plan view showing an example of a tread pattern formed on the tread surface. The cap tread 11 of the tire 10 is divided by a lateral groove 11s 2 with respect to the circumferential direction of the tire 10 (arrow direction in FIG. 2), and is orthogonal to the circumferential direction of the tire by the longitudinal groove 11s 1 . It is divided into Thereby, the cap tread 11 is divided into a plurality of blocks 11b n , 11b n + 1 and the like having a pitch with respect to the circumferential direction of the tire 10. Hereinafter, the vertical groove 11s 1 and the horizontal groove 11s 2 are collectively referred to as the groove 11. As in the tire 10 shown in FIG. 2, the lengths (circumferential pitches) P n−1 , P n , P n + 1 , etc. in the circumferential direction of the blocks 11b n−1 , 11b n , 11b n + 1, etc. Each may be different. Thereby, it is suppressed that the pattern noise of a specific frequency is conspicuous. The circumferential pitches P n−1 , P n , P n + 1, etc. may all be the same size.

トレッド面11mに溝11sが形成されているタイヤが転動する際には、溝11sにより形成されるトレッド面11mのブロック11bn、11bn+1等が接地し、離れるときにノイズを発生する。このノイズは、パターンノイズと呼ばれており、溝11sがなすトレッドパターンの形状によって変化する。トレッドパターンを持つタイヤでは、パターンノイズの発生は避けられないため、このパターンノイズを低減するようにタイヤ10を設計する。 When a tire having a groove 11s formed on the tread surface 11m rolls, the blocks 11b n and 11b n + 1 etc. of the tread surface 11m formed by the groove 11s are grounded and generate noise when they leave. . This noise is called pattern noise, and changes depending on the shape of the tread pattern formed by the groove 11s. Since generation of pattern noise is inevitable in a tire having a tread pattern, the tire 10 is designed so as to reduce this pattern noise.

パターンノイズは、溝11sに起因して発生し、タイヤ10からホイールに伝播した後、ホイールから車軸、サスペンション、車両のボディの順に伝わって空気を振動させる、固体を媒体として伝わる個体伝播によって人間の耳に到達する。また、前記固体伝播の他、タイヤ10の接地面から入力された振動がタイヤ10の振動を励起させることで空気を振動させる、いわゆる空気伝播によっても人間の耳に到達する。このように、パターンノイズは複雑な振動現象なので、実車両にタイヤを装着して走行試験し、パネラーと呼ばれる熟練した評価者が官能評価する。そして、このパネラーによって得られた評価結果を基に、試作品を製造し評価することの繰り返しでタイヤを設計していた。このため、タイヤの試作、評価には多大な手間と時間とを要していた。さらに、パターンノイズに影響するタイヤ単体の特性を定量的に評価することは、事実上不可能であった。   The pattern noise is caused by the groove 11s, propagates from the tire 10 to the wheel, and then propagates in the order from the wheel to the axle, the suspension, and the vehicle body to vibrate the air. Reach the ear. In addition to the solid propagation, vibrations input from the ground contact surface of the tire 10 also reach the human ear by so-called air propagation that excites the air by exciting the vibration of the tire 10. Thus, since pattern noise is a complex vibration phenomenon, a running test is performed with tires mounted on an actual vehicle, and a skilled evaluator called a panelist performs sensory evaluation. And based on the evaluation result obtained by this paneler, the tire was designed by repeating manufacture and evaluation of a prototype. For this reason, a great deal of labor and time are required for making and evaluating tires. Furthermore, it has been virtually impossible to quantitatively evaluate the characteristics of a single tire that affects pattern noise.

図3は、タイヤと路面との関係を示す説明図である。図4−1は、路面上をタイヤが転動したときにおける接触反力の時間変化履歴を示す説明図である。図4−2は、接触反力の時間変化履歴を周波数分析した結果を示す説明図である。図4に示す結果は、ホイールにタイヤを装着して転動させるコンピュータシミュレーションによって求めたものである。ここで、接触反力RFとは、図3に示すように、タイヤ10あるいはタイヤモデル10mに所定の荷重Fを与えてタイヤ10を転動させた場合に、タイヤ10の接地面と路面40との間に発生する、路面40からタイヤ10に与えられる力をいう。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between a tire and a road surface. 4-1 is explanatory drawing which shows the time change log | history of the contact reaction force when a tire rolls on the road surface. 4-2 is explanatory drawing which shows the result of having analyzed the frequency change history of the contact reaction force. The results shown in FIG. 4 are obtained by computer simulation in which tires are mounted on wheels and rolled. Here, as shown in FIG. 3, the contact reaction force RF means that when a predetermined load F is applied to the tire 10 or the tire model 10 m and the tire 10 is rolled, the contact surface of the tire 10 and the road surface 40 The force applied to the tire 10 from the road surface 40 generated during the period.

図4に示すように、接触反力RFは、その大きさが時間の経過とともに周期的に変化、すなわち振動する。例えば、図4に示す例では、接触反力RFの振動の1周期が、トレッドパターンを構成する各ブロックの周方向ピッチPnに相当する。パターンノイズは、固体伝播と空気伝播とが複合された複雑な振動現象であるが、タイヤ10への加振源は、接地面からの入力である。このため、接地面からの入力の大小がパターンノイズに直接影響を与える。接地面からタイヤ10に対する入力は、接触反力RFで表せるので、接地面からタイヤ10に対する加振入力の大小を表す代表値として接触反力RFの振動を用いると、パターンノイズを正確に評価することができる。また、接触反力RFの時間変化履歴を周波数分析すれば(図4−2)、接触反力のゲインGの周波数分布がわかるので、パターンノイズの分布を知ることもできる。本発明者らは鋭意研究の結果、タイヤをホイールに装着し、所定の内圧、荷重を負荷してタイヤを転動させた際において、タイヤ接地面と路面との間に生じる接触反力の振動が、パターンノイズの代用特性として極めて有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。   As shown in FIG. 4, the magnitude of the contact reaction force RF periodically changes, that is, vibrates with time. For example, in the example shown in FIG. 4, one cycle of the vibration of the contact reaction force RF corresponds to the circumferential pitch Pn of each block constituting the tread pattern. The pattern noise is a complex vibration phenomenon in which solid propagation and air propagation are combined, but the excitation source to the tire 10 is input from the ground plane. For this reason, the magnitude of the input from the ground plane directly affects the pattern noise. Since the input from the contact surface to the tire 10 can be expressed by the contact reaction force RF, the pattern noise can be accurately evaluated by using the vibration of the contact reaction force RF as a representative value representing the magnitude of the vibration input from the contact surface to the tire 10. be able to. Further, if frequency analysis is performed on the time change history of the contact reaction force RF (FIG. 4-2), the frequency distribution of the gain G of the contact reaction force can be known, so that the distribution of pattern noise can also be known. As a result of diligent research, the present inventors have devised a contact reaction force vibration generated between a tire contact surface and a road surface when the tire is mounted on a wheel and the tire is rolled under a predetermined internal pressure and load. However, the present inventors have found that it is extremely effective as a substitute characteristic of pattern noise, and completed the present invention.

次に、本発明の実施例に係るタイヤの振動特性評価方法の手順について説明する。なお、以下の説明においては、コンピュータシミュレーションにより本実施例に係るタイヤの振動特性評価方法を実現する例を説明するが、本発明は、コンピュータシミュレーション以外の方法でも実現できる。例えば、ロードセンサやひずみセンサその他の、力を測定可能なセンサにより、接触反力RFを直接取得することによっても、この実施例に係るタイヤの振動特性評価方法は実現できる。また、この実施例で評価するタイヤの振動特性は、トレッドパターンに起因するパターンノイズであるが、この他にも、乗り心地に影響を与える低周波数の振動その他の、パターンノイズ以外の振動も、タイヤの周波数特性として評価することができる。   Next, the procedure of the tire vibration characteristic evaluation method according to the embodiment of the present invention will be described. In the following description, an example in which the tire vibration characteristic evaluation method according to the present embodiment is realized by computer simulation will be described, but the present invention can also be realized by a method other than computer simulation. For example, the tire vibration characteristic evaluation method according to this embodiment can also be realized by directly obtaining the contact reaction force RF using a load sensor, a strain sensor, or other sensor capable of measuring force. In addition, the vibration characteristics of the tire evaluated in this example is pattern noise caused by the tread pattern.In addition to this, vibrations other than pattern noise, such as low-frequency vibrations that affect riding comfort, It can be evaluated as a frequency characteristic of a tire.

本発明の実施例に係るタイヤの振動特性評価方法の手順を説明する前に、このタイヤの振動特性評価方法を実行するタイヤの振動特性評価装置について説明する。図5は、この実施例に係るタイヤの振動特性評価装置の構成を示す説明図である。タイヤの振動特性評価装置(以下評価装置)50は、処理部50pと記憶部50mとを備えて構成される。処理部50pと記憶部50mとは、入出力ポート(I/O)59を介して接続してある。   Before describing the procedure of a tire vibration characteristic evaluation method according to an embodiment of the present invention, a tire vibration characteristic evaluation apparatus that executes the tire vibration characteristic evaluation method will be described. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the configuration of the tire vibration characteristic evaluation apparatus according to this embodiment. A tire vibration characteristic evaluation device (hereinafter referred to as an evaluation device) 50 includes a processing unit 50p and a storage unit 50m. The processing unit 50p and the storage unit 50m are connected via an input / output port (I / O) 59.

処理部50pは、モデル作成部51と、タイヤ装着部52と、転動解析部53と、接触反力解析部54とを含んで構成される。これらがこの実施例に係るタイヤの振動特性評価方法を実行する。モデル作成部51と、タイヤ装着部52と、転動解析部53と、接触反力解析部54とは入出力ポート(I/O)59に接続されており、相互にデータをやり取りできるように構成されている。   The processing unit 50p includes a model creation unit 51, a tire mounting unit 52, a rolling analysis unit 53, and a contact reaction force analysis unit 54. These execute the tire vibration characteristic evaluation method according to this embodiment. The model creation unit 51, tire mounting unit 52, rolling analysis unit 53, and contact reaction force analysis unit 54 are connected to an input / output port (I / O) 59 so that data can be exchanged between them. It is configured.

また、入出力ポート(I/O)59には、端末装置60が接続されており、この実施例に係るタイヤの振動特性評価方法を実行するために必要なデータ、例えば、タイヤ10を構成するゴムの物性値やホイールの物性値、あるいは転動解析における境界条件や走行条件等を、端末装置60に接続された入力装置61によって評価装置50へ与える。また、評価装置50からタイヤの振動特性評価結果を受け取り、端末装置60に接続された表示装置62に、その結果を表示する。さらに、入出力ポート(I/O)59には、各種データサーバー641、642等が接続されている。そして、この実施例に係るタイヤの振動特性評価方法を実行するにあたっては、処理部50pが各種データサーバー641、642等内に格納されている各種データベースを利用できるように構成されている。 Further, a terminal device 60 is connected to the input / output port (I / O) 59, and data necessary for executing the tire vibration characteristic evaluation method according to this embodiment, for example, the tire 10 is configured. The physical property value of the rubber, the physical property value of the wheel, the boundary condition in the rolling analysis, the traveling condition, and the like are given to the evaluation device 50 by the input device 61 connected to the terminal device 60. Further, the tire vibration characteristic evaluation result is received from the evaluation device 50, and the result is displayed on the display device 62 connected to the terminal device 60. Further, various data servers 64 1 , 64 2 and the like are connected to the input / output port (I / O) 59. In executing the tire vibration characteristic evaluation method according to this embodiment, the processing unit 50p is configured to be able to use various databases stored in the various data servers 64 1 , 64 2 and the like.

記憶部50mには、この実施例に係るタイヤの振動特性評価方法の処理手順を含むコンピュータプログラムや、各種データサーバー641、642等から取得した、材料物性等のデータが格納されている。なお、材料物性等のデータは、この実施例に係るタイヤの振動特性評価方法を実行する際に用いる。ここで、記憶部50mは、RAM(Random Access Memory)のような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。また、処理部50pは、メモリ及びCPUにより構成することができる。また、記憶部50mは、処理部50pに内蔵されるものであっても、他の装置(例えばデータベースサーバ)内にあってもよい。このように、上記評価装置50は、通信により端末装置60から処理部50pや記憶部50mにアクセスするものであってもよい。 The storage unit 50m stores a computer program including a processing procedure of the tire vibration characteristic evaluation method according to this embodiment, and data such as material properties acquired from various data servers 64 1 , 64 2 and the like. The data such as material properties are used when executing the tire vibration characteristic evaluation method according to this embodiment. Here, the storage unit 50m can be configured by a volatile memory such as a RAM (Random Access Memory), a nonvolatile memory such as a flash memory, or a combination thereof. The processing unit 50p can be configured by a memory and a CPU. The storage unit 50m may be built in the processing unit 50p or may be in another device (for example, a database server). As described above, the evaluation device 50 may access the processing unit 50p and the storage unit 50m from the terminal device 60 through communication.

上記コンピュータプログラムは、処理部50pが備えるモデル作成部51や接触反力解析部54等へすでに記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、この実施例に係るタイヤの振動特性評価方法の処理手順を実現できるものであってもよい。また、この評価装置50は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、処理部50pが備えるモデル作成部51、タイヤ装着部52、転動解析部53及び接触反力解析部54の機能を実現するものであってもよい。次に、この評価装置50を用いて、この実施例に係るタイヤの振動特性評価方法を実現する手順を説明する。   The computer program is a combination of the computer program already recorded in the model creation unit 51, the contact reaction force analysis unit 54, and the like included in the processing unit 50p, and the processing procedure of the tire vibration characteristic evaluation method according to the present embodiment. It may be realized. The evaluation device 50 uses dedicated hardware instead of the computer program, and includes a model creation unit 51, a tire mounting unit 52, a rolling analysis unit 53, and a contact reaction force analysis unit 54 included in the processing unit 50p. A function may be realized. Next, a procedure for realizing the tire vibration characteristic evaluation method according to this embodiment using the evaluation apparatus 50 will be described.

図6は、この実施例に係るタイヤの振動特性評価方法の処理手順を示すフローチャートである。この実施例に係るタイヤの振動特性評価方法を実行するにあたり、評価装置50の処理部50pが備えるモデル作成部51は、タイヤモデルを作成するとともに(ステップS101)、路面モデルを作成する(ステップS102)。なお、タイヤモデルの作成と路面モデルの作成との順序は問わない。   FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure of the tire vibration characteristic evaluation method according to this embodiment. In executing the tire vibration characteristic evaluation method according to this embodiment, the model creation unit 51 included in the processing unit 50p of the evaluation device 50 creates a tire model (step S101) and creates a road surface model (step S102). ). The order of creating the tire model and creating the road surface model does not matter.

この実施例に係るタイヤの振動特性評価方法では、タイヤの振動特性を評価するために用いる解析手法として、有限要素法(Finite Element Method:FEM)を使用する。なお、この実施例に係るタイヤの振動特性評価方法に適用できる解析手法は有限要素法に限られず、境界要素法(Boundary Element Method:BEM)、有限差分法(Finite Differences Method:FDM)等も使用できる。また、境界条件等によって最も適当な解析手法を選択し、又は複数の解析手法を組み合わせて使用することもできる。なお、有限要素法は、構造解析に適した解析手法なので、特にタイヤやホイールのような構造体に対して好適に適用できる。また、本発明は、特に有限要素法の陽解法によってタイヤの諸性能を予測する際に好適である。   In the tire vibration characteristic evaluation method according to this embodiment, a finite element method (FEM) is used as an analysis method used for evaluating the tire vibration characteristics. The analysis method applicable to the tire vibration characteristic evaluation method according to this embodiment is not limited to the finite element method, and a boundary element method (BEM), a finite difference method (FDM), and the like are also used. it can. Further, the most appropriate analysis method can be selected according to the boundary condition or the like, or a plurality of analysis methods can be used in combination. Note that the finite element method is an analysis method suitable for structural analysis, and therefore can be suitably applied particularly to structures such as tires and wheels. The present invention is particularly suitable for predicting various performances of a tire by an explicit method using a finite element method.

図7は、タイヤを微小要素に分割したタイヤモデルの一例を示す斜視図である。図8−1は、路面をモデル化した一例を示す説明図である。タイヤモデル10mや路面モデル40mを作成するにあたっては、有限要素法等の解析手法によって解析できるように、それぞれの解析手法に適したタイヤモデル10mあるいは路面モデル40mを作成する。   FIG. 7 is a perspective view showing an example of a tire model in which a tire is divided into minute elements. FIG. 8A is an explanatory diagram of an example of modeling a road surface. In creating the tire model 10m and the road surface model 40m, the tire model 10m or the road surface model 40m suitable for each analysis method is created so that it can be analyzed by an analysis method such as a finite element method.

例えば有限要素法を使用する場合、図7に示すように、有限要素法に基づきタイヤ10を有限個の微小要素10m1、10m2、10mn等に分割する。これにより、タイヤモデル10mを作成することができる。同様に、図8−1に示すように、有限要素法に基づき路面40を有限個の微小要素40m1、40m2、40mn等に分割する。これにより、路面モデル40mを作成することができる。 For example, when using the finite element method, as shown in FIG. 7, to divide the tire 10 based on the finite element method in a finite number of small elements 10m 1, 10m 2, 10m n the like. Thereby, the tire model 10m can be created. Similarly, as shown in Figure 8-1, to divide the road surface 40 on the basis of the finite element method in a finite number of small elements 40m 1, 40m 2, 40m n the like. Thereby, the road surface model 40m can be created.

有限要素法に基づく微小要素とは、例えば2次元平面においては四辺形要素、3次元体としては四面体ソリッド要素、五面体ソリッド要素、六面体ソリッド要素等のソリッド要素や、三角形シェル要素、四角形シェル要素等のシェル要素等、コンピュータで用いうる要素とすることが望ましい。このようにして分割された微小要素は、解析の過程においては、3次元座標を用いて逐一特定される。   The microelements based on the finite element method are, for example, a quadrilateral element in a two-dimensional plane, a solid element such as a tetrahedral solid element, a pentahedral solid element, a hexahedral solid element as a three-dimensional body, a triangular shell element, and a rectangular shell. It is desirable to use an element that can be used by a computer, such as a shell element. The microelements divided in this way are identified one by one using the three-dimensional coordinates in the process of analysis.

例えば、有限要素法によりタイヤモデル10mを作成するにあたっては、タイヤ10の内部構造と、トレッドパターンとを含むタイヤ形状とを再現したタイヤモデル10mを作成する。トレッドパターンに複数の周方向ピッチからなるバリアブルピッチ配列を採用している場合、この振動特性を評価もモデル化することが好ましい。これにより、接触反力の予測精度が向上できるので、より適切にタイヤのパターンノイズを評価することができる。   For example, when creating the tire model 10m by the finite element method, the tire model 10m that reproduces the tire structure including the internal structure of the tire 10 and the tread pattern is created. When a variable pitch arrangement composed of a plurality of circumferential pitches is employed in the tread pattern, it is preferable to model this vibration characteristic for evaluation. Thereby, since the prediction accuracy of the contact reaction force can be improved, the pattern noise of the tire can be evaluated more appropriately.

図8−2、図8−3は、路面の凹凸を説明する概念図である。路面モデル40mを作成するにあたっては、路面40の凹凸を考慮することが好ましい。すなわち、路面40を、ほぼ平坦な路面としてモデル化することが好ましい。この実施例に係るタイヤの振動特性評価方法においては、トレッドパターンによって生ずる接触反力の時間に対する変動を評価するため、路面40は、曲率、突起、段差あるいは溝等のような、接触反力に影響を与える要因を持たない方が好ましい。ただし、実際のアスファルト路面や、アスファルト路面を模した試験路面が有する凹凸程度は有していてもよい。また、室内試験ドラムのような曲率を有する試験路面の場合、接触反力の変動に影響する接地長が、平坦路面の場合と異なるので適切な路面形状とはいえない。   FIGS. 8-2 and 8-3 are conceptual diagrams for explaining the unevenness of the road surface. In creating the road surface model 40m, it is preferable to consider the unevenness of the road surface 40. That is, it is preferable to model the road surface 40 as a substantially flat road surface. In the tire vibration characteristic evaluation method according to this embodiment, the road surface 40 is subjected to contact reaction force such as curvature, protrusion, step, groove, etc. in order to evaluate variation with time of the contact reaction force generated by the tread pattern. It is preferable not to have an influencing factor. However, the actual asphalt road surface or the unevenness of the test road surface imitating the asphalt road surface may be provided. Further, in the case of a test road surface having a curvature like an indoor test drum, the ground contact length that affects the fluctuation of the contact reaction force is different from that in the case of a flat road surface.

これらを勘案すると、図8−2に示すように、路面40の凹部又は凸部の最小曲率半径rrは、少なくともタイヤ10の半径rtの10倍以上が好ましく、振動特性評価の精度を向上させるためには、15倍以上とすることが好ましい。また、図8−3に示すように、路面40の粗さは、路面40上の任意の直線を走査した場合において、長さL=10cmにおける最大路面高さhmaxと最小路面高さhminとの差Δhr(=hmax−hmin)が、2mm以下となることが好ましい。この実施例に係るタイヤの振動特性評価方法では、このような路面40をモデル化して、路面モデル40mを作成する。なお、路面モデル40mを作成するにあたっては、ウェット状態や積雪状態を考慮してもよい。 Considering these, as shown in FIG. 8-2, the minimum curvature radius r r of the concave or convex portion of the road surface 40 is preferably at least 10 times the radius r t of the tire 10, and the accuracy of vibration characteristic evaluation is improved. In order to achieve this, it is preferably 15 times or more. Further, as shown in FIG. 8C, the roughness of the road surface 40 is determined by the maximum road surface height h max and the minimum road surface height h min at a length L = 10 cm when an arbitrary straight line on the road surface 40 is scanned. The difference Δhr (= h max −h min ) is preferably 2 mm or less. In the tire vibration characteristic evaluation method according to this embodiment, such a road surface 40 is modeled to create a road surface model 40m. In creating the road surface model 40m, a wet state or a snowy state may be taken into consideration.

次に、タイヤ装着部52は、作成したタイヤモデル10mを、モデル作成部51で予め作成しておいたホイールモデルに装着し(ステップS103)、タイヤモデル10mへ内圧を負荷する(ステップS104)。次に、この手順の一例について説明する。図9は、ホイールモデルの一例を示す斜視図である。図10は、タイヤ/ホイール組立体モデルの一例を示す斜視図である。図11−1、図11−2は、タイヤモデルをホイールモデルに装着する方法例の概要を示す説明図である。図11−3は、タイヤモデル及びホイールモデルの各軸を示す説明図である。図12は、この実施例に係るタイヤモデルの装着手順を示すフローチャートである。   Next, the tire mounting unit 52 mounts the created tire model 10m on the wheel model created in advance by the model creating unit 51 (step S103), and applies an internal pressure to the tire model 10m (step S104). Next, an example of this procedure will be described. FIG. 9 is a perspective view showing an example of a wheel model. FIG. 10 is a perspective view showing an example of a tire / wheel assembly model. FIGS. 11A and 11B are explanatory diagrams illustrating an outline of an example of a method for attaching a tire model to a wheel model. 11-3 is explanatory drawing which shows each axis | shaft of a tire model and a wheel model. FIG. 12 is a flowchart showing a tire model mounting procedure according to this embodiment.

ここで説明するタイヤモデルをホイールモデルに装着し、タイヤ/ホイール組立体モデルを作成する方法は、次の点に特徴がある。すなわち、有限要素法等に基づいてモデル化したホイールのリムモデルのリム幅を、タイヤモデルのビード部の幅よりも大きく広げてから、前記リムモデルをタイヤモデルのビード部へ嵌合させる。その後、タイヤモデルの幅方向における並進自由度をリムモデルの両リム間で一致させて、タイヤ/ホイール組立体モデルを作成する。   The method of attaching the tire model described here to the wheel model and creating the tire / wheel assembly model is characterized by the following points. That is, the rim width of the wheel rim model modeled based on the finite element method or the like is made larger than the width of the bead portion of the tire model, and then the rim model is fitted to the bead portion of the tire model. Thereafter, a translational degree of freedom in the width direction of the tire model is matched between both rims of the rim model to create a tire / wheel assembly model.

まず、モデル作成部51により、図9に示すようなホイールモデル30mを作成する。このホイールモデル30mは、図7に示すタイヤモデル10mと同様に、有限要素法に基づきホイールを有限個の微小要素30m1、30m2、30mn等に分割することにより、ホイールモデル30mを作成する(ステップS201)。次に、図11−1に示すように、ホイールの正規のリム幅J1よりも、2個のリム21、22のリム幅J2を広くしたリムモデル20を設定する(ステップS202)。 First, a wheel model 30m as shown in FIG. The wheel model 30m, like the tire model 10m shown in FIG. 7, by dividing the wheel based on the finite element method in a finite number of small elements 30m 1, 30m 2, 30m n the like, to create a wheel model 30m (Step S201). Next, as shown in FIG. 11A, a rim model 20 in which the rim width J2 of the two rims 21 and 22 is wider than the normal rim width J1 of the wheel is set (step S202).

リムモデル20の作成方法は、上述したホイールモデル30mの作成方法と同様である。なお、ホイールモデル30mの作成時に、予めリムモデル20のリム幅J2を、正規のリム幅J1よりも大きく設定してもよい。なお、図9では、ホイール全体をモデル化して、リムモデル20が含まれるようにしているが、必ずしもホイール全体をモデル化する必要はなく、リム21、22の部分のみをモデル化したリムモデルを用いてもよい。さらに、リムモデル20は、タイヤモデル10mのビード部16mを覆う範囲のみが、例えば有限要素法等に基づいてモデル化されていればよく、リムモデル20全体をモデル化する必要はない。   The method for creating the rim model 20 is the same as the method for creating the wheel model 30m described above. Note that when the wheel model 30m is created, the rim width J2 of the rim model 20 may be set in advance to be larger than the regular rim width J1. In FIG. 9, the entire wheel is modeled so that the rim model 20 is included. However, it is not always necessary to model the entire wheel, and a rim model in which only the rims 21 and 22 are modeled is used. Also good. Furthermore, the rim model 20 only needs to be modeled based on the finite element method or the like, for example, only in a range covering the bead portion 16m of the tire model 10m, and it is not necessary to model the rim model 20 as a whole.

ここで、リム幅とは、ホイールの両リム21、22の内側における両リム21、22間の最大幅をいう。また、ビード部の幅とは、タイヤの両ビード部がリムと嵌合する部分における最大幅をいう。本発明のタイヤ性能の予測方法では、タイヤモデル10mをホイールモデル30mに装着する前後においてホイールのリム幅を変化させるので、この間においてリム幅とビード幅とは変化する。   Here, the rim width means the maximum width between the rims 21 and 22 inside the rims 21 and 22 of the wheel. Further, the width of the bead portion means the maximum width at a portion where both bead portions of the tire are fitted to the rim. In the tire performance prediction method of the present invention, the rim width of the wheel is changed before and after the tire model 10m is mounted on the wheel model 30m, and therefore the rim width and bead width change during this time.

また、本発明に適用できるリムモデル20は、全体を変形体として構成することができる。すなわち、リムモデル20の全体にわたってリム21、22の弾性率や変形等を考慮してリムモデル20を構成することができる。また、リムモデル20を変形体としてではなく剛体としてモデル化してもよい。この場合には次の点で有利である。   Further, the rim model 20 applicable to the present invention can be configured as a deformed body as a whole. That is, the rim model 20 can be configured in consideration of the elastic modulus and deformation of the rims 21 and 22 throughout the rim model 20. Further, the rim model 20 may be modeled as a rigid body instead of a deformed body. This is advantageous in the following points.

有限要素法の陽解法においては、Courant条件を満たす必要がある。一般にホイールはアルミニウム合金や鉄等によって製造されており、その弾性率は高くなる。また、一般にホイールは形状が複雑であるので、これを有限要素法において精度よく解析するためには、各微小要素の大きさを小さくする必要がある。このため、ホイールのリム21、22を変形体としてリムモデル化すると、前記Courant条件を満たすために時間増分値が小さくなりやすく、計算に多くの時間を要することになる。ここで、ホイールのリム21、22を変形体としてではなく剛体としてモデル化すれば、弾性率や分割する微小要素の大きさを考慮する必要はない。その結果、前記時間増分値が減少しないので、計算時間の増加を抑制することができる。   In the explicit method of the finite element method, it is necessary to satisfy the Courant condition. In general, a wheel is made of an aluminum alloy, iron, or the like, and its elastic modulus is high. In general, since the wheel has a complicated shape, it is necessary to reduce the size of each minute element in order to accurately analyze this by the finite element method. For this reason, if the wheel rims 21 and 22 are converted into rim models, the time increment value tends to be small in order to satisfy the Courant condition, and much time is required for calculation. Here, if the wheel rims 21 and 22 are modeled as rigid bodies rather than deformed bodies, it is not necessary to consider the elastic modulus and the size of the minute elements to be divided. As a result, since the time increment value does not decrease, an increase in calculation time can be suppressed.

図13−1、図13−2、図13−3は、左右を別体としたリムモデルを示す説明図である。両リム21、22を別体としたリムモデル20の場合、両方のリム21、22を剛体あるいは変形体として取り扱ってもよいが、本発明においてはこれに限られない。例えば、図13−1に示すように、例えば一方のリム21を剛体とし、もう一方のリム22を変形体として取り扱ってもよい。この場合、リム幅J2を正規のリム幅J1に狭めた後(図13−3参照)に、変形体として取り扱ったリム22を剛体として取り扱うリム21に一体化させることが好ましい。このように、一方のリムを剛体として、もう一方のリムを変形体として取り扱うことにより、両方のリムを剛体として取り扱う場合と比較して、計算のアルゴリズムを簡素化することができる。   13A, 13B, and 13C are explanatory diagrams illustrating a rim model in which the left and right are separated. In the case of the rim model 20 in which both rims 21 and 22 are separated, both the rims 21 and 22 may be handled as rigid bodies or deformed bodies, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 13A, for example, one rim 21 may be handled as a rigid body and the other rim 22 may be handled as a deformed body. In this case, after narrowing the rim width J2 to the regular rim width J1 (see FIG. 13-3), it is preferable to integrate the rim 22 handled as a deformed body with the rim 21 handled as a rigid body. Thus, by treating one rim as a rigid body and the other rim as a deformed body, the calculation algorithm can be simplified as compared with the case where both rims are handled as a rigid body.

前記ステップS202で作成したリムモデル20の両方のリム21、22は、タイヤモデル10mの幅方向(図11−1〜図11−3中のZ方向)における並進自由度のみを独立させ、残りの自由度は一致させておく。すなわち、タイヤモデル10mのX軸周りにおける回転及び並進自由度と、Y軸周りにおける回転及び並進自由度と、Z軸周りにおける回転自由度とを一致させておく。ここで、Z軸はタイヤモデル10m及びホイールモデル30mの回転軸であり、X軸はタイヤモデル10m及びホイールモデル30mの転動方向である。また、Y軸は、前記Z軸とX軸とに垂直な軸である。   Both rims 21 and 22 of the rim model 20 created in step S202 are independent of only the degree of freedom of translation in the width direction (Z direction in FIGS. 11-1 to 11-3) of the tire model 10m, and the remaining freedoms. Keep the degrees consistent. That is, the rotational and translational degrees of freedom around the X axis of the tire model 10m, the rotational and translational degrees of freedom around the Y axis, and the rotational degrees of freedom around the Z axis are made to coincide. Here, the Z axis is the rotation axis of the tire model 10m and the wheel model 30m, and the X axis is the rolling direction of the tire model 10m and the wheel model 30m. The Y axis is an axis perpendicular to the Z axis and the X axis.

次に、図11−2に示すように、リムモデル20の回転軸とタイヤモデル10mの回転軸とを一致させて、リムモデル20のリム幅を正規のリム幅J1へ狭め、タイヤモデル10mのビード部16mをリム21、22へ嵌合させ、タイヤモデル10mをホイールモデル30mに装着する(ステップS203)。このとき、タイヤモデル10mのビード幅部のW2がW1へ狭まり、正規のリム幅J1に対するビード部の幅となる。 Next, as shown in FIG. 11-2, the rotation axis of the rim model 20 and the rotation axis of the tire model 10m are matched to narrow the rim width of the rim model 20 to the normal rim width J1, and the bead portion of the tire model 10m 16 m is fitted to the rims 21 and 22, and the tire model 10m is mounted on the wheel model 30m (step S203). In this case, W 2 of the bead width of the tire model 10m narrows to W 1, the width of the bead portion with respect to the regular rim width J1.

その後、タイヤモデル10mの幅方向における並進自由度を、リム21とリム22との間で一致させる(ステップS204)。図14−1、図14−2は、並進自由度を一致させる方法の一例を示す説明図である。並進自由度を一致させるためには、例えば、両リム21、22の間に拘束条件を設け、一体化したリムの挙動を表現する方法がある。また、図14−2に示すように、リム21、22の幅を正規のリム幅J1に狭めてリム21、22とタイヤモデル10mのビード部16mとを嵌合させた後、両リム21、22を一体化した一体リムモデル20aに差替えてもよい。一体リムモデル20aへの差替えは、例えば、リムモデル20がタイヤモデル10mのビード部16mへ接触したときと同期させて、一体リムモデル20aに変更することで実現できる。このように、一体リムモデル20aに差し替えれば、両リム21、22の拘束条件を設ける必要がなくなるので、計算のアルゴリズムを簡易にできる。   Thereafter, the translational freedom degree in the width direction of the tire model 10m is made to coincide between the rim 21 and the rim 22 (step S204). FIG. 14A and FIG. 14B are explanatory diagrams illustrating an example of a method for matching the translational degrees of freedom. In order to make the translational degrees of freedom coincide with each other, for example, there is a method of providing a constraint condition between the rims 21 and 22 and expressing the behavior of the integrated rim. Further, as shown in FIG. 14-2, after the rims 21 and 22 are narrowed to the regular rim width J1, the rims 21 and 22 and the bead portion 16m of the tire model 10m are fitted, 22 may be replaced with an integrated rim model 20a. Replacement to the integrated rim model 20a can be realized, for example, by changing to the integrated rim model 20a in synchronization with when the rim model 20 contacts the bead portion 16m of the tire model 10m. Thus, if the integrated rim model 20a is replaced, it is not necessary to provide the constraint conditions for both the rims 21 and 22, so that the calculation algorithm can be simplified.

このような方法によって、タイヤモデル10mにリムモデル20を組み付けた状態における性能評価において、両方のリム21、22を一体とした、一つのリムとして取り扱うことができる。また、前記並進自由度を一致させる手順は、コンピュータシミュレーションにおいては瞬時に終了するので、計算時間はほとんど増加しない。これにより、ホイールモデル30mにタイヤモデル10mを装着してからタイヤの振動特性評価、あるいはタイヤ/ホイール組立体としての振動特性評価が終了するまでの計算時間を短縮することができる。   By such a method, in the performance evaluation in a state where the rim model 20 is assembled to the tire model 10m, both the rims 21 and 22 can be handled as a single rim. In addition, the procedure for matching the translational degrees of freedom ends instantaneously in the computer simulation, so that the calculation time hardly increases. As a result, the calculation time from the mounting of the tire model 10m on the wheel model 30m to the end of the tire vibration characteristic evaluation or the vibration characteristic evaluation of the tire / wheel assembly can be shortened.

なお、タイヤの諸性能を評価する際には、タイヤに内圧Pを負荷する必要がある(ステップS104;図6)。内圧Pは、リムモデル20のリム幅を正規のリム幅J1へ狭めるとき、又は、前記並進自由度をリム21とリム22との間で一致させるときのいずれかのステップで負荷することができる。あるいは、リム幅を狭め、前記並進自由度を一致させながら負荷することもできる。これにより、内圧負荷のステップをリムの嵌合等と同時に進行させることができるので、その分計算時間を短縮することができる。なお、内圧Pは、リムモデル20のリム幅を正規のリム幅J1へ狭めた後、又は、前記並進自由度をリム21とリム22との間で一致させた後に負荷してもよい。   When evaluating various performances of the tire, it is necessary to apply an internal pressure P to the tire (step S104; FIG. 6). The internal pressure P can be applied in any step when the rim width of the rim model 20 is narrowed to the normal rim width J1 or when the translational degree of freedom is matched between the rim 21 and the rim 22. Alternatively, it is possible to apply a load while narrowing the rim width and matching the translational degrees of freedom. As a result, the step of the internal pressure load can be advanced simultaneously with the fitting of the rim, etc., so that the calculation time can be shortened accordingly. The internal pressure P may be applied after the rim width of the rim model 20 is reduced to the normal rim width J1 or after the degree of translational freedom is matched between the rim 21 and the rim 22.

この実施例においては、リムモデル20のリム幅を正規のリム幅J1へ狭めながら、リム21、22とビード部16mとを嵌合させるので、タイヤモデル10mのビード部16mを一旦狭める手順が不要となる。これによって、リム21、22とビード部16mとが嵌合する際におけるビード部16mの動きを小さくできるので、嵌合後に内圧Pを負荷する際には、ビード部16mが急激にリム21、22へ嵌合することを防止できる。その結果、リム21、22とビード部16mとが嵌合する際におけるタイヤの振動を低減できるので、前記振動の減衰時間を短縮して計算時間を短くすることができる。   In this embodiment, the rim 21 and 22 and the bead portion 16m are fitted while the rim width of the rim model 20 is narrowed to the regular rim width J1, so that the procedure for temporarily narrowing the bead portion 16m of the tire model 10m is unnecessary. Become. Accordingly, the movement of the bead portion 16m when the rims 21 and 22 and the bead portion 16m are fitted can be reduced. Therefore, when the internal pressure P is applied after the fitting, the bead portion 16m abruptly falls. Can be prevented from being fitted. As a result, since the vibration of the tire when the rims 21 and 22 and the bead portion 16m are fitted can be reduced, the vibration decay time can be shortened and the calculation time can be shortened.

ここで、この実施例に係るタイヤの振動特性評価方法に適用できるタイヤモデルの装着手順は、次に説明するものに限られるものではない。例えば、現実にタイヤをホイールに装着する手順を模擬して、一体として作成したホイールモデルにタイヤモデルを装着してもよい。また、接触反力を実際に測定して取得することにより、この実施例に係るタイヤの振動特性評価方法を実現する場合には、タイヤをホイールに装着してから、内圧を負荷することになる。   Here, the tire model mounting procedure applicable to the tire vibration characteristic evaluation method according to this embodiment is not limited to the one described below. For example, a tire model may be attached to a wheel model created as a unit by simulating a procedure for actually attaching a tire to a wheel. Further, when the tire reaction characteristic evaluation method according to this embodiment is realized by actually measuring and obtaining the contact reaction force, the tire is attached to the wheel and then the internal pressure is applied. .

上記装着手順によってタイヤモデル10mがホイールモデル30mに装着し、タイヤ/ホイール組立体モデル100mを得たら、所定の荷重F、速度、スリップ角、キャンバー角、スリップ率、横力、前後力、その他の走行条件を与える。そして、タイヤ/ホイール組立体モデル100mを転動させてタイヤモデル10mを転動解析する(ステップS105)。タイヤモデル10mの転動解析においては、タイヤモデル10mが回転を開始し、スリップ角、コーナーリングフォース、前後力の少なくとも一つがほぼ定常状態になった後に、タイヤモデルを少なくとも1回転させることが好ましい。このようにすれば、取得する接触反力のばらつきを小さくできるので、精度の高い振動特性評価が実現できる。   After the tire model 10m is mounted on the wheel model 30m by the above mounting procedure and the tire / wheel assembly model 100m is obtained, a predetermined load F, speed, slip angle, camber angle, slip ratio, lateral force, longitudinal force, Give driving conditions. Then, the tire / wheel assembly model 100m is rolled to analyze the rolling of the tire model 10m (step S105). In the rolling analysis of the tire model 10m, it is preferable to rotate the tire model at least once after the tire model 10m starts rotating and at least one of the slip angle, the cornering force, and the front-rear force is almost in a steady state. In this way, variation in the contact reaction force to be acquired can be reduced, so that highly accurate vibration characteristic evaluation can be realized.

また、転動解析時には、転動時の平均荷重Fmがほぼ一定となるように、タイヤモデル10mの回転軸Zと路面モデル40mとの距離hをほぼ一定に拘束することが好ましい(図3参照)。なお、実験により接触反力RFを求める場合には、タイヤ10の転動時に、タイヤ10の回転軸Zと路面40との距離hをほぼ一定に拘束することが好ましい(図3参照)。このようにすれば、タイヤモデル10mあるいはタイヤ10に与える荷重Fのばらつきを低減できるので、接触反力の変動に与える影響を小さくして、精度の高い振動特性評価が実現できる。特に、接触反力を実測する場合、荷重Fを一定に制御しようとすると制御機構が複雑になる。このため、タイヤ10の回転軸Zと路面40との距離hを一定に拘束することにより、タイヤ10に与える荷重をほぼ一定に制御することが好ましい。なお、タイヤの回転軸Zと路面40との距離hは、接触反力の変動に与える影響を小さくする観点から、タイヤの回転軸Zと路面40との基準距離hbに対して±5%以内とすることが好ましく、さらには、±3%以内とすることが好ましい。 In rolling analysis, it is preferable to constrain the distance h between the rotation axis Z of the tire model 10m and the road surface model 40m so that the average load Fm during rolling is substantially constant (see FIG. 3). ). In addition, when calculating | requiring the contact reaction force RF by experiment, it is preferable to restrain the distance h of the rotating shaft Z of the tire 10 and the road surface 40 substantially constant at the time of rolling of the tire 10 (refer FIG. 3). In this way, variation in the load F applied to the tire model 10m or the tire 10 can be reduced, so that the influence on the fluctuation of the contact reaction force can be reduced, and highly accurate vibration characteristic evaluation can be realized. In particular, when actually measuring the contact reaction force, the control mechanism becomes complicated if the load F is controlled to be constant. For this reason, it is preferable to control the load applied to the tire 10 to be substantially constant by constraining the distance h between the rotation axis Z of the tire 10 and the road surface 40 to be constant. The distance h between the tire rotation axis Z and the road surface 40 is ± 5% with respect to the reference distance h b between the tire rotation axis Z and the road surface 40 from the viewpoint of reducing the influence on the fluctuation of the contact reaction force. Is preferably within ± 3%, and more preferably within ± 3%.

タイヤモデル10mを転動解析したら(ステップS105)、タイヤモデル10m又はタイヤ10の接地面と路面モデル40mとの間に生ずる接触反力RFを取得する(ステップS106)。そして、取得した接触反力RFを用いてタイヤモデル10mのパターンノイズやその他の振動を評価するが、このとき取得した接触反力RFは次のように取り扱うことが好ましい。タイヤ接地面における接触反力RFは、タイヤ接地面における各部の接触反力RFを接地面全体で積算した合計値で評価することが好ましい。このようにすれば、一つの値で接触反力RFを評価できるので、評価が簡易になり、好ましい。図15−1は、タイヤ接地面を示す平面図である。図15−2は、タイヤモデルのタイヤ接地面に作用する接触反力を示す説明図である。   After rolling analysis of the tire model 10m (step S105), a contact reaction force RF generated between the tire model 10m or the ground contact surface of the tire 10 and the road surface model 40m is acquired (step S106). Then, pattern noise and other vibrations of the tire model 10m are evaluated using the acquired contact reaction force RF. The contact reaction force RF acquired at this time is preferably handled as follows. The contact reaction force RF on the tire contact surface is preferably evaluated by a total value obtained by integrating the contact reaction forces RF of the respective portions on the tire contact surface over the entire contact surface. In this way, the contact reaction force RF can be evaluated with a single value, which makes evaluation easy and preferable. FIG. 15A is a plan view of the tire ground contact surface. 15-2 is explanatory drawing which shows the contact reaction force which acts on the tire ground contact surface of a tire model.

図15−1、図15−2に示すように、タイヤモデル10mのタイヤ接地面10mpは、複数の微小要素に分割されている。そして、有限要素法によるタイヤ転動解析により、各微小要素の接触反力RFが求められる。そして、タイヤ接地面10mp全体で積算した合計値[ΣRFi;{i=1〜n}]を求め、この合計接触反力RFsを用いて、タイヤモデル10mの振動やパターンノイズを評価する。   As illustrated in FIGS. 15A and 15B, the tire contact surface 10mp of the tire model 10m is divided into a plurality of minute elements. And the contact reaction force RF of each microelement is calculated | required by the tire rolling analysis by a finite element method. Then, a total value [ΣRFi; {i = 1 to n}] integrated over the entire tire contact surface 10mp is obtained, and vibration and pattern noise of the tire model 10m are evaluated using the total contact reaction force RFs.

図16−1は、タイヤの各軸と接触反力との関係を示す説明図である。タイヤモデル10mやタイヤ10の振動やパターンノイズを評価する際には、接触反力RFは、タイヤ10あるいはタイヤモデル10mの上下方向(荷重作用方向、すなわちY軸方向)、前後方向(進行方向、すなわちX軸方向)又は横方向(タイヤ回転軸に平行な方向、すなわちZ軸方向)の少なくとも一つを用いることが好ましい。   FIG. 16A is an explanatory diagram illustrating a relationship between each axis of a tire and a contact reaction force. When evaluating the vibration or pattern noise of the tire model 10m or the tire 10, the contact reaction force RF is determined by the vertical direction (load acting direction, that is, the Y-axis direction), the front-rear direction (traveling direction, or the tire model 10m). That is, it is preferable to use at least one of the X-axis direction) or the lateral direction (the direction parallel to the tire rotation axis, that is, the Z-axis direction).

図16−2、図16−3は、路面に対する接触反力の方向を示す説明図である。接触反力RFは、タイヤ10あるいはタイヤモデル10mの上下方向、前後方向又は横方向の成分を持つが、これらのうち、少なくとも2方向の成分の合力で接触反力RFを求めてもよい。図16−2は、タイヤ10あるいはタイヤモデル10mに作用する、上下方向及び前後方向の合力を用いて、接触反力RFを求めた例である。また、図16−3は、タイヤ10あるいはタイヤモデル10mに作用する、上下方向及び前後方向、及び横方向の合力で、接触反力RFを求めた例である。さらに、接触反力RFは、任意に設定した軸周りのモーメントとして取り扱ってもよい。   FIGS. 16-2 and 16-3 are explanatory views showing the direction of the contact reaction force on the road surface. The contact reaction force RF has components in the vertical direction, the front-rear direction, and the horizontal direction of the tire 10 or the tire model 10m. Of these, the contact reaction force RF may be obtained by the resultant force of at least two components. FIG. 16-2 is an example in which the contact reaction force RF is obtained by using the resultant force in the vertical direction and the front-rear direction acting on the tire 10 or the tire model 10m. FIG. 16C is an example in which the contact reaction force RF is obtained by the resultant force in the vertical direction, the front-rear direction, and the horizontal direction acting on the tire 10 or the tire model 10 m. Further, the contact reaction force RF may be handled as a moment around an arbitrarily set axis.

タイヤモデル10m又はタイヤ10の接地面と路面モデル40m又は路面40との間に生ずる接触反力RFを取得したら(ステップS106)、この接触反力RFを用いてタイヤ接地面からの入力を評価する(ステップS107)。例えば、タイヤが1回転した場合における最大接触反力RFmaxと最小反力RFminとの差ΔRF1r(図4−1)、周方向ピッチ長を1単位とした場合における最大接触反力RFmaxと最小反力RFminとの差ΔRF1p(図4−1)により、タイヤ接地面からの入力を評価することができる。なお、上記図4−1に示す接触反力RFの波形は、タイヤ1回転分を1単位として正規化してもよい。 When the contact reaction force RF generated between the tire model 10m or the ground contact surface of the tire 10 and the road surface model 40m or the road surface 40 is acquired (step S106), the input from the tire contact surface is evaluated using the contact reaction force RF. (Step S107). For example, the difference ΔRF 1r (FIG. 4-1) between the maximum contact reaction force RFmax and the minimum reaction force RFmin when the tire rotates once, and the maximum contact reaction force RFmax and the minimum reaction when the circumferential pitch length is 1 unit. The input from the tire contact surface can be evaluated by the difference ΔRF 1p (FIG. 4A) with the force RFmin. In addition, you may normalize the waveform of the contact reaction force RF shown to the said FIG. 4-1.

また、得られた接触反力RFをFFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)等により周波数分析して得られる接触反力RFのゲインGに変換して、これに基づきタイヤ接地面からの入力を評価することもできる(図4−2)。このときには、周波数分析した結果は、前記ゲインGのピーク値、面積、帯域の面積、尖度(波形の広がり)あるいは歪度(波形の対称性)等によりタイヤ接地面からの入力を評価することもできる。ここで、ゲインGとは、各周波数に対する振幅の大きさをいう。ここで、タイヤ1回転分を1単位として、上記図4−1に示す接触反力RFの波形を正規化した場合、周波数分析結果は、タイヤ1回転を1次として表すことが好ましい。   Further, the obtained contact reaction force RF is converted into a gain G of the contact reaction force RF obtained by frequency analysis by FFT (Fast Fourier Transform) or the like, and the input from the tire contact surface is based on this. It can also be evaluated (Fig. 4-2). At this time, the frequency analysis results are evaluated by evaluating the input from the tire contact surface based on the peak value, area, band area, kurtosis (waveform spread) or skewness (waveform symmetry) of the gain G. You can also. Here, the gain G refers to the magnitude of the amplitude for each frequency. Here, when the waveform of the contact reaction force RF shown in FIG. 4A is normalized with one rotation of the tire as one unit, the frequency analysis result preferably represents one rotation of the tire as the primary.

また、接触反力のゲインGに対する周波数の帯域を少なくとも2帯域に分割し、それぞれの周波数帯域における前記ゲインGに重み付け係数を乗じて求めた重み付けゲインGcを用いてもよい。周波数帯域の分割数は、着目する周波数帯域の数に応じて、適宜変更する。例えば、車両騒音では1000Hz近傍が目立ちやすい。このため、周波数帯域を1000Hz近傍とそれ以下の帯域との2帯域に分けるとともに、1000Hz近傍のゲインGに対しては他の周波数帯域よりも重み付け係数を大きくする。これにより、1000Hz近傍の周波数帯域におけるゲインGの寄与度が大きくなるように考慮することができる。   Further, a weighting gain Gc obtained by dividing a frequency band with respect to the gain G of the contact reaction force into at least two bands and multiplying the gain G in each frequency band by a weighting coefficient may be used. The number of frequency band divisions is changed as appropriate according to the number of frequency bands of interest. For example, in the case of vehicle noise, the vicinity of 1000 Hz is easily noticeable. For this reason, the frequency band is divided into two bands, the vicinity of 1000 Hz and the band below it, and the weighting coefficient is made larger for the gain G near 1000 Hz than the other frequency bands. Thereby, it can be considered that the contribution degree of the gain G in the frequency band near 1000 Hz is increased.

より具体的には、周波数帯域をf1=0〜100Hz、f2=100Hz〜500Hz、f3=500Hz〜2000Hz・・・fmとする。このとき、それぞれの周波数帯域におけるゲインを、G1、G2、G3・・・Gmとする。重み付け係数をa1、a2、a3・・・amとすると、それぞれの周波数帯域における重み付けゲインは、Gc1、Gc2、Gc3・・・Gcmとなる。車両騒音に対しては周波数帯域f3(500Hz〜2000Hz)が最も影響を与えるので、この周波数帯域におけるゲインG3に乗ずる重み付け係数a3の値を、他の重み付け係数よりも大きくする。ここで、各重み付け係数は、例えば、Σai=1:i=1〜m}となるように規格化される。このように取り扱うことで、着目する周波数帯域の寄与度を考慮してタイヤの振動特性を評価できる。 More specifically, the frequency band f 1 = 0~100Hz, f 2 = 100Hz~500Hz, and f 3 = 500Hz~2000Hz ··· f m. In this case, the gain in each frequency band, and G 1, G 2, G 3 ··· G m. If the weighting coefficient is a 1, a 2, a 3 ··· a m, weighted gain in each frequency band, the Gc 1, Gc 2, Gc 3 ··· Gc m. Since the frequency band f 3 (500 Hz to 2000 Hz) has the most influence on the vehicle noise, the value of the weighting coefficient a 3 multiplied by the gain G 3 in this frequency band is made larger than the other weighting coefficients. Here, each weighting coefficient is normalized so that, for example, Σa i = 1: i = 1 to m}. By handling in this way, the vibration characteristics of the tire can be evaluated in consideration of the contribution of the frequency band of interest.

接触反力RFを用いてタイヤ接地面からの入力を評価したら(ステップS107)、この評価結果を基に、タイヤの振動やパターンノイズを評価する(ステップS108)。例えば、トレッドパターンを変更した複数のタイヤモデルの評価結果からパターンノイズの大きさや質を評価したり、評価車両が異なるときにおいて、車両の影響かトレッドパターンの影響かを考察したりすることができる。   When the input from the tire contact surface is evaluated using the contact reaction force RF (step S107), the tire vibration and pattern noise are evaluated based on the evaluation result (step S108). For example, it is possible to evaluate the size and quality of pattern noise from the evaluation results of a plurality of tire models whose tread patterns are changed, or to consider whether the influence of the vehicle or the tread pattern when the evaluation vehicle is different. .

図17は、この実施例に係るタイヤの振動特性評価方法を含むタイヤの製造方法を示すフローチャートである。まず、評価しようとするタイヤの接触反力を取得し(ステップS301)、タイヤの振動、パターンノイズを評価する(ステップS302)。この手順は、本実施例に係るタイヤの振動特性評価方法で説明した手順と同様である。次に、評価結果が所定の目標値や基準値に達しているか否かを判定する(ステップS303)。評価結果が所定の目標値や基準値に達していない場合(ステップS303;No)、トレッドパターンやキャップトレッドを構成するゴムのコンパウンド等を変更する(ステップS304)。そして、改良試作タイヤあるいは改良試作タイヤモデルを作成して、ステップS301、S302の評価を繰り返す。   FIG. 17 is a flowchart showing a tire manufacturing method including a tire vibration characteristic evaluation method according to this embodiment. First, the contact reaction force of the tire to be evaluated is acquired (step S301), and the tire vibration and pattern noise are evaluated (step S302). This procedure is the same as the procedure described in the tire vibration characteristic evaluation method according to this embodiment. Next, it is determined whether or not the evaluation result has reached a predetermined target value or reference value (step S303). When the evaluation result does not reach the predetermined target value or reference value (step S303; No), the tread pattern, the rubber compound constituting the cap tread, and the like are changed (step S304). Then, an improved prototype tire or an improved prototype tire model is created, and the evaluations in steps S301 and S302 are repeated.

評価結果が所定の目標値や基準値に達した場合(ステップS303;Yes)、このトレッドパターンを形成できる加硫金型を設計し、製造する(ステップS305)。そして、グリーンタイヤを製造し(ステップS306)、このグリーンタイヤを前記加硫金型へ入れて加硫して(ステップS307)、パターンノイズを低減したタイヤが完成する(ステップS308)。   When the evaluation result reaches a predetermined target value or reference value (step S303; Yes), a vulcanization mold capable of forming this tread pattern is designed and manufactured (step S305). Then, a green tire is manufactured (step S306), and the green tire is put into the vulcanizing mold and vulcanized (step S307), thereby completing a tire with reduced pattern noise (step S308).

以上、この実施例に係るタイヤの評価方法及びタイヤの製造方法によれば、タイヤと路面との間に発生する接触反力を取得し、この変動に基づいてタイヤの振動特性を評価する。このため、タイヤのパターンノイズを的確に評価して、効率的にタイヤを開発できる。また、有限要素法等の解析手法を用いた転動シミュレーションを併用して接触反力を取得すれば、実際にタイヤを試作し、評価する手順が不要になるので、開発効率がさらに向上する。   As described above, according to the tire evaluation method and the tire manufacturing method according to this embodiment, the contact reaction force generated between the tire and the road surface is acquired, and the vibration characteristics of the tire are evaluated based on this variation. Therefore, the tire can be efficiently developed by accurately evaluating the pattern noise of the tire. Further, if the contact reaction force is obtained by using a rolling simulation using an analysis method such as a finite element method, the procedure for actually making and evaluating a tire becomes unnecessary, so that development efficiency is further improved.

接触反力の変化により、タイヤ単体のパターンノイズの情報を得ることができるので、タイヤ単体から得られた接触反力の変動波形と実車装着時の騒音情報とを比較することにより、車両の影響かタイヤの影響かを見極める情報として極めて有効である。また、固体伝播における振動伝達媒体であるホイール、車軸、サスペンションその他振動伝達媒体を含む振動伝達系の伝達特性が影響して騒音が大きくなる場合と、トレッドパターンそのものの騒音が大きい場合とがある。このような場合でも、接触反力の変化から、タイヤ単体のパターンノイズの情報を得ることができるので、振動伝達系の影響とトレッドパターンの影響とを分離することが極めて容易になる。その結果、車両が異なる場合において車内外騒音の評価結果が異なるときに、その違いの解釈にも極めて有効である。   By changing the contact reaction force, it is possible to obtain information on the pattern noise of the tire alone, so by comparing the fluctuation pattern of the contact reaction force obtained from the tire alone with the noise information when the vehicle is installed, the effect of the vehicle It is extremely useful as information to determine whether the effect of the tire. Further, there are cases where noise increases due to the transmission characteristics of a vibration transmission system including wheels, axles, suspensions, and other vibration transmission media that are vibration transmission media in solid propagation, and there are cases where the noise of the tread pattern itself is high. Even in such a case, since the pattern noise information of the tire alone can be obtained from the change in the contact reaction force, it is extremely easy to separate the influence of the vibration transmission system and the influence of the tread pattern. As a result, when the evaluation results of the noise inside and outside the vehicle are different when the vehicles are different, it is extremely effective in interpreting the difference.

なお、この実施例に係るタイヤの振動特性評価方法は、上記タイヤの振動特性評価装置50を使用しなくとも、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現することができる。このプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することができる。また、このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク(FD)、CD−ROM、MO、DVDなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。   The tire vibration characteristic evaluation method according to this embodiment is realized by executing a program prepared in advance on a computer such as a personal computer or a workstation without using the tire vibration characteristic evaluation apparatus 50. can do. This program can be distributed via a network such as the Internet. The program can also be executed by being recorded on a computer-readable recording medium such as a hard disk, a flexible disk (FD), a CD-ROM, an MO, and a DVD and being read from the recording medium by the computer.

[評価例1]
本実施例に係るタイヤの振動特性評価方法、及びパネラーによる官能評価により、5種類の異なるトレッドパターンTP1〜TP5を持つ試験タイヤのパターンノイズを評価した。その結果について説明する。図18−1〜図18−5は、評価例1に供したタイヤのトレッドパターンを示す平面図である。図中の矢印RR方向が、評価時におけるタイヤの転動方向である。また、各トレッドパターンTP1〜TP5は、周方向に対するブロック配列ピッチの大きさが変化しない、等周方向ピッチパターンである。
[Evaluation Example 1]
The pattern noise of the test tire having five different tread patterns TP1 to TP5 was evaluated by the method for evaluating the vibration characteristics of the tire according to this example and the sensory evaluation by a panel. The result will be described. 18-1 to 18-5 are plan views illustrating a tread pattern of a tire provided for Evaluation Example 1. FIG. An arrow RR direction in the figure is a rolling direction of the tire at the time of evaluation. Each tread pattern TP1 to TP5 is an equal circumferential direction pitch pattern in which the size of the block arrangement pitch in the circumferential direction does not change.

パネラーによる実車走行試験の条件は次の通りである。215/70R16サイズの溝なしタイヤに、トレッドパターンTP1〜TP5のパターンを手彫りした5種類の試験タイヤを試作した。各タイヤを16×6JJのリムに装着し、内圧200kPaとして、実車走行試験を行った。実車走行試験は、排気量2リッターの小型四輪駆動車の右後輪にのみ試験タイヤを装着し、他の3輪には同サイズの溝なしタイヤを装着した。そして、よく訓練された3名のパネラーが、速度50km/hで試験車両をテストコースで走行させて実車走行において各試験タイヤの騒音を評価した。各試験タイヤの騒音の優劣は、騒音フィーリングを1点〜5点で点数化し、3名の合計点数で判定した。   The conditions of the actual vehicle running test by the panelists are as follows. Five types of test tires in which tread patterns TP1 to TP5 were hand-carved on 215 / 70R16 size grooveless tires were manufactured. Each tire was mounted on a rim of 16 × 6 JJ, and an actual vehicle running test was performed at an internal pressure of 200 kPa. In the actual vehicle running test, the test tire was mounted only on the right rear wheel of a 2-liter small four-wheel drive vehicle with a displacement of 2 liters, and the same size grooveless tire was mounted on the other three wheels. Then, three well-trained panelists run the test vehicle on the test course at a speed of 50 km / h, and evaluated the noise of each test tire during actual vehicle travel. The superiority or inferiority of the noise of each test tire was determined by scoring the noise feeling from 1 to 5 points and using a total score of 3 people.

接触反力は、コンピュータによる数値シミュレーションにより求め、求めた接触反力の振動、すなわち時間変化履歴によりパターンノイズを評価した。タイヤモデルは、上記試験タイヤの形状、内部構造、トレッドパターン及び材料特性を再現した5種類の試験タイヤモデルを用意した。なお、これらの試験タイヤモデルは有限要素法に基づいてモデル化された。これら5種類の試験タイヤモデルを16×6JJのリムモデルに装着し、200kPaの内圧を負荷した。そして、平坦な路面モデルを作成し、静止時の荷重が3.2kNとなるように試験タイヤモデルの回転軸を強制変位させることにより、試験タイヤモデルを路面モデルに押し付けた。その後、試験タイヤモデルの回転軸と路面との距離が一定となるように固定した。ここで、静止時の荷重が3.2kNとは、実車走行試験に使用した車両の右後輪荷重に等しい大きさである。   The contact reaction force was obtained by a numerical simulation by a computer, and pattern noise was evaluated by vibration of the obtained contact reaction force, that is, a time change history. As the tire models, five types of test tire models that reproduce the shape, internal structure, tread pattern, and material characteristics of the test tire were prepared. These test tire models were modeled based on the finite element method. These five types of test tire models were mounted on a 16 × 6JJ rim model, and an internal pressure of 200 kPa was applied. Then, a flat road surface model was created, and the test tire model was pressed against the road surface model by forcibly displacing the rotation axis of the test tire model so that the stationary load was 3.2 kN. Then, it fixed so that the distance of the rotating shaft of a test tire model and a road surface might become fixed. Here, the stationary load of 3.2 kN is equal to the right rear wheel load of the vehicle used in the actual vehicle running test.

上記条件の下で、試験タイヤモデルの回転軸をスリップ角0.0度、キャンバー角0.0度で固定し、転動シミュレーションにより路面モデル上を速度50km/hで移動させる。試験タイヤ−路面モデル間の前後力がほぼ定常状態となった後、試験タイヤ−路面モデル間の上下方向における接触反力の履歴を、試験タイヤモデルが2回転動する間取得した。このときのサンプリング周期は、1/10000秒である。そして、試験タイヤモデル2回転分における最大接触反力RFmaxと最小接触反力RFminとの差(ΔRF)の大きさにより、パターンノイズを評価した。図19−1は、接触反力RFと試験タイヤモデルの転動数との評価結果の一例を示す説明図である。このように、各試験タイヤモデルの接触反力を取得し、ΔRFを求める。そして、ΔRFが大きいほど、パターンノイズは大きいと判定する。図19−2は、図19−1に示した評価結果を周波数分析して、ゲインと周波数との関係で表した例を示す説明図である。図19−2に示すように、評価結果をゲインと周波数との関係で表せば、接触反力RFの大きさとその発生帯域を知ることができる。   Under the above conditions, the rotation axis of the test tire model is fixed at a slip angle of 0.0 degree and a camber angle of 0.0 degree, and the road model is moved at a speed of 50 km / h by rolling simulation. After the longitudinal force between the test tire and the road surface model was almost in a steady state, a history of contact reaction force in the vertical direction between the test tire and the road surface model was acquired while the test tire model moved twice. The sampling period at this time is 1/10000 second. Then, the pattern noise was evaluated based on the magnitude of the difference (ΔRF) between the maximum contact reaction force RFmax and the minimum contact reaction force RFmin in two rotations of the test tire model. FIG. 19A is an explanatory diagram illustrating an example of an evaluation result of the contact reaction force RF and the number of rolling of the test tire model. Thus, the contact reaction force of each test tire model is acquired, and ΔRF is obtained. Then, it is determined that the pattern noise is larger as ΔRF is larger. FIG. 19B is an explanatory diagram illustrating an example of frequency analysis of the evaluation result illustrated in FIG. As shown in FIG. 19-2, when the evaluation result is expressed by the relationship between the gain and the frequency, the magnitude of the contact reaction force RF and its generation band can be known.

パネラーによる実車走行試験の結果では、TP1≫TP2>TP3>TP5≧TP4の順に、各試験タイヤの騒音は悪くなると判定された。本実施例に係るタイヤの振動特性評価方法では、トレッドパターンTP1のΔRFを100として指数化すると、TP1=100、TP2=134、TP3=147、TP4=161、TP5=156となった。これを、ΔRFの小さい順、すなわち、騒音がよい順から悪い順へ並べ替えると、TP1→TP2→TP3→TP5→TP4となり、パネラーによる実車走行試験の結果と一致する。これにより、接触反力RFを用いる実施例1に係るタイヤの振動特性評価方法の有効性が確認できた。   As a result of the actual vehicle running test by the panelists, it was determined that the noise of each test tire deteriorated in the order of TP1 >> TP2> TP3> TP5 ≧ TP4. In the tire vibration characteristic evaluation method according to this example, when ΔRF of the tread pattern TP1 is indexed as 100, TP1 = 100, TP2 = 134, TP3 = 147, TP4 = 161, and TP5 = 156. If this is rearranged from the smallest in order of ΔRF, that is, in order from noise to noise, TP1 → TP2 → TP3 → TP5 → TP4, which coincides with the results of the actual vehicle running test by the panelists. Thereby, the effectiveness of the tire vibration characteristic evaluation method according to Example 1 using the contact reaction force RF was confirmed.

[評価例2]
接触反力に基づいてタイヤの振動をした場合において、評価路面の影響を評価した。評価路面は、平坦な路及びドラム試験路であり、両者を有限要素法に基づいてモデル化した。図20−1は、タイヤモデルと路面モデルとの関係を示す説明図である。平坦な路面モデル40mの最小曲率半径rrは、タイヤモデル10mの半径rtの10倍以上であり、また、長さL=10cmにおける最大路面高さhmaxと最小路面高さhminとの差Δhrが2mm以下である。図20−2は、ドラム試験機とタイヤモデルとの関係を示す説明図である。図20−2に示すように、ドラム路面モデル46mは、ドラム直径DDが1701mmである。評価例2においては、前記2種類の路面モデルそれぞれに対して、評価例1で評価した5種類のトレッドパターンを評価例1の評価条件及び評価方法で数値シミュレーションした。評価結果の比較対象は、同じく評価例1における実車走行試験の結果である。
[Evaluation Example 2]
When the tire was vibrated based on the contact reaction force, the influence of the evaluation road surface was evaluated. The evaluation road surface was a flat road and a drum test road, both of which were modeled based on the finite element method. FIG. 20A is an explanatory diagram illustrating a relationship between a tire model and a road surface model. The minimum curvature radius r r of the flat road surface model 40 m is 10 times or more the radius r t of the tire model 10 m, and the maximum road surface height h max and the minimum road surface height h min at the length L = 10 cm. The difference Δhr is 2 mm or less. 20-2 is explanatory drawing which shows the relationship between a drum testing machine and a tire model. As shown in FIG. 20-2, the drum road surface model 46m has a drum diameter DD of 1701 mm. In Evaluation Example 2, for the two types of road surface models, the five types of tread patterns evaluated in Evaluation Example 1 were numerically simulated using the evaluation conditions and the evaluation method of Evaluation Example 1. The comparison target of the evaluation results is the result of the actual vehicle running test in the same evaluation example 1.

評価例1における実車走行試験の結果は、TP1≫TP2>TP3>TP5≧TP4の順に、各試験タイヤの騒音は悪くなると判定された。平坦な路面モデル40mにおける評価結果は、トレッドパターンTP1のΔRFを100として指数化すると、TP1=100、TP2=134、TP3=147、TP4=161、TP5=156となった。これを、ΔRFの小さい順、すなわち、騒音が小さい順から大きい順へ並べ替えると、TP1→TP2→TP3→TP5→TP4となり、パネラーによる実車走行試験の結果と一致する。ドラム路面モデル46mにおける評価結果は、トレッドパターンTP1のΔRFを100として指数化すると、TP1=100、TP2=80、TP3=146、TP4=58、TP5=74となった。これを、ΔRFの小さい順、すなわち、騒音が小さい順から大きい順へ並べ替えると、TP4→TP5→TP2→TP1→TP3となり、パネラーによる実車走行試験の結果とは一致しない。この結果から、本実施例に係るタイヤの振動特性評価方法においては、平坦路又は平坦路に近い路面で評価することが効果的であることがわかる。   As a result of the actual vehicle running test in Evaluation Example 1, it was determined that the noise of each test tire deteriorated in the order of TP1 >> TP2> TP3> TP5 ≧ TP4. The evaluation results in the flat road surface model 40m were indexed with ΔRF of the tread pattern TP1 as 100, and became TP1 = 100, TP2 = 134, TP3 = 147, TP4 = 161, TP5 = 156. If this is rearranged in the order of small ΔRF, that is, from the order of low noise to large, it becomes TP1 → TP2 → TP3 → TP5 → TP4, which agrees with the results of the actual vehicle running test by the panelists. The evaluation results in the drum road surface model 46m were indexed with ΔRF of the tread pattern TP1 as 100, and became TP1 = 100, TP2 = 80, TP3 = 146, TP4 = 58, TP5 = 74. If this is rearranged in ascending order of ΔRF, that is, in order of increasing noise, the order is as follows: TP4 → TP5 → TP2 → TP1 → TP3, which does not match the results of the actual vehicle running test by the panelists. From this result, it can be seen that in the tire vibration characteristic evaluation method according to the present example, it is effective to perform evaluation on a flat road or a road surface close to a flat road.

[評価例3]
評価例3においては、周方向に対するピッチを変更したバリアブルピッチ配列のトレッドパターンを評価した。図21−1、図21−2は、評価例3で評価対象としたトレッドパターンを示す平面図である。評価例3においては、図21−1に示すトレッドパターンTP21と、図21−2に示すトレッドパターンTP22とを評価した。図中の矢印RR方向が、評価時における転動方向である。
[Evaluation Example 3]
In Evaluation Example 3, a tread pattern having a variable pitch array in which the pitch with respect to the circumferential direction was changed was evaluated. FIG. 21A and FIG. 21B are plan views illustrating a tread pattern that is an evaluation target in Evaluation Example 3. FIG. In Evaluation Example 3, the tread pattern TP21 shown in FIG. 21-1 and the tread pattern TP22 shown in FIG. 21-2 were evaluated. An arrow RR direction in the figure is a rolling direction at the time of evaluation.

実車走行試験の条件は次の通りである。トレッドパターンTP21、TP22を持つ、235/45R17サイズの試験タイヤを試作した。各試験タイヤを17×8JJのリムに装着し、内圧230kPaとして、実車走行試験を行った。実車走行試験は、排気量2リッターの四輪駆動乗用車の全輪に試験タイヤを装着し、テストコースを60km/hで直進走行した際の車内音圧(dB)を測定した。   The conditions of the actual vehicle running test are as follows. Trial tires of 235 / 45R17 size having tread patterns TP21 and TP22 were manufactured. Each test tire was mounted on a rim of 17 × 8 JJ, and an actual vehicle running test was performed with an internal pressure of 230 kPa. In the actual vehicle running test, test tires were mounted on all wheels of a two-liter four-wheel drive passenger car with a displacement of 2 liters, and the in-vehicle sound pressure (dB) when running straight on the test course at 60 km / h was measured.

接触反力は、コンピュータによる数値シミュレーションにより求め、接触反力のゲインGと周波数との関係に整理して、パターンノイズを評価した。タイヤモデルは、上記試験タイヤの形状、内部構造、トレッドパターン及び材料特性を再現した2種類の試験タイヤモデルを用意した。なお、これらの試験タイヤモデルは有限要素法に基づいてモデル化された。これら2種類の試験タイヤモデルを17×8JJのリムモデルに装着し、230kPaの内圧を負荷した。そして、平坦な路面モデルを作成し、静止時の荷重が4.0kNとなるように試験タイヤモデルの回転軸を強制変位させることにより、試験タイヤモデルを路面モデルに押し付けた。その後、試験タイヤモデルの回転軸と路面との距離が一定となるように固定した。   The contact reaction force was obtained by numerical simulation using a computer, and the pattern noise was evaluated by arranging the relationship between the contact reaction gain G and the frequency. As the tire models, two types of test tire models reproducing the shape, internal structure, tread pattern and material characteristics of the test tire were prepared. These test tire models were modeled based on the finite element method. These two types of test tire models were mounted on a 17 × 8JJ rim model, and an internal pressure of 230 kPa was applied. Then, a flat road surface model was created, and the test tire model was pressed against the road surface model by forcibly displacing the rotation axis of the test tire model so that the load at rest was 4.0 kN. Then, it fixed so that the distance of the rotating shaft of a test tire model and a road surface might become fixed.

上記条件の下で、試験タイヤモデルの回転軸をスリップ角0.0度、キャンバー角0.0度で固定し、転動シミュレーションにより路面モデル上を速度60km/hで移動させる。試験タイヤ−路面モデル間の前後力がほぼ定常状態となった後、試験タイヤ−路面モデル間の上下方向における接触反力の履歴を、試験タイヤモデルが2回転動する間取得した。このときのサンプリング周期は、1/10000秒である。得られた接触反力の時間変化履歴を周波数分析し、接触反力のゲインGの周波数に対する分布を求め、これによりタイヤモデルのパターンノイズを評価した。   Under the above conditions, the rotation axis of the test tire model is fixed at a slip angle of 0.0 degree and a camber angle of 0.0 degree, and the road model is moved at a speed of 60 km / h by rolling simulation. After the longitudinal force between the test tire and the road surface model was almost in a steady state, a history of contact reaction force in the vertical direction between the test tire and the road surface model was acquired while the test tire model moved twice. The sampling period at this time is 1/10000 second. A frequency analysis was performed on the time change history of the obtained contact reaction force, a distribution of the contact reaction force with respect to the frequency of the gain G was obtained, and thereby pattern noise of the tire model was evaluated.

図22−1は、本実施例に係るタイヤの振動特性評価方法により求めた接触反力のゲインの周波数に対する分布を示す説明図である。図22−2は、実車走行試験による車内騒音(音圧)の周波数に対する分布を示す説明図である。図中の実線はトレッドパターンTP21のものであり、点線はトレッドパターンTP22のものである。図22−2に示す実車走行試験からわかるように、トレッドパターンTP21は、160Hz付近(図22−2中Cで示す部分)の騒音が大きく、トレッドパターンTP22は、315Hz〜400Hz付近(図22−2中Dで示す部分)の騒音が大きい。一方、図22−1からわかるように、接触反力RFの周波数分析結果によると、トレッドパターンTP21は160Hz付近で(図22−1中Aで示す部分)、接触反力RFのゲインが突出していることがわかる。また、トレッドパターンTP22は315Hz〜400Hz付近で(図21−1中Bで示す部分)、接触反力RFのゲインが突出していることがわかる。このように、接触反力RFのゲインを用いれば、実車走行試験における各試験タイヤの特徴をよく再現できることがわかる。   FIG. 22-1 is an explanatory diagram illustrating a distribution of the contact reaction force with respect to the frequency obtained by the tire vibration characteristic evaluation method according to the present example. FIG. 22-2 is an explanatory diagram showing a distribution of in-vehicle noise (sound pressure) with respect to frequency in an actual vehicle running test. The solid line in the figure is that of the tread pattern TP21, and the dotted line is that of the tread pattern TP22. As can be seen from the actual vehicle running test shown in FIG. 22-2, the tread pattern TP21 is noisy around 160 Hz (the part indicated by C in FIG. 22-2), and the tread pattern TP22 is around 315 Hz to 400 Hz (FIG. 22- The noise of the part indicated by D in 2) is large. On the other hand, as can be seen from FIG. 22-1, according to the frequency analysis result of the contact reaction force RF, the tread pattern TP21 has a gain of the contact reaction force RF protruding near 160 Hz (the portion indicated by A in FIG. 22-1). I understand that. Further, it can be seen that the tread pattern TP22 has a protruding contact reaction force RF gain in the vicinity of 315 Hz to 400 Hz (portion indicated by B in FIG. 21-1). Thus, it can be seen that the characteristics of each test tire in the actual vehicle running test can be well reproduced by using the gain of the contact reaction force RF.

以上のように、本発明に係るタイヤの振動特性評価方法及びタイヤの振動特性評価用コンピュータプログラム、並びにタイヤの製造方法は、タイヤのパターンノイズの評価に有用であり、特に、パターンノイズを的確に評価することに適している。   As described above, the tire vibration characteristic evaluation method, the tire vibration characteristic evaluation computer program, and the tire manufacturing method according to the present invention are useful for the evaluation of tire pattern noise. Suitable for evaluation.

タイヤの回転軸を含む子午面で切ったタイヤ断面を示す一部断面図である。1 is a partial cross-sectional view showing a cross section of a tire cut along a meridian plane including a rotation axis of the tire. トレッド面に形成されるトレッドパターンの一例を示す一部平面図である。It is a partial top view which shows an example of the tread pattern formed in a tread surface. タイヤと路面との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between a tire and a road surface. 路面上をタイヤが転動したときにおける接触反力の時間変化履歴を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the time change log | history of the contact reaction force when a tire rolls on the road surface. 接触反力の時間変化履歴を周波数分析した結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the result of having analyzed the frequency change history of the contact reaction force. この実施例に係るタイヤの振動特性評価装置の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the vibration characteristic evaluation apparatus of the tire which concerns on this Example. この実施例に係るタイヤの振動特性評価方法の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the vibration characteristic evaluation method of the tire which concerns on this Example. タイヤを微小要素に分割したタイヤモデルの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the tire model which divided | segmented the tire into the microelement. 路面をモデル化した一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example which modeled the road surface. 路面の凹凸を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the unevenness | corrugation of a road surface. 路面の凹凸を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the unevenness | corrugation of a road surface. ホイールモデルの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a wheel model. タイヤ/ホイール組立体モデルの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a tire / wheel assembly model. タイヤモデルをホイールモデルに装着する方法例の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of the example of the method of mounting | wearing a wheel model with a tire model. タイヤモデルをホイールモデルに装着する方法例の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of the example of the method of mounting | wearing a wheel model with a tire model. タイヤモデル及びホイールモデルの各軸を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows each axis | shaft of a tire model and a wheel model. この実施例に係るタイヤモデルの装着手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the mounting procedure of the tire model which concerns on this Example. 左右を別体としたリムモデルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the rim model which made the left and right a separate body. 左右を別体としたリムモデルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the rim model which made the left and right a separate body. 左右を別体としたリムモデルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the rim model which made the left and right a separate body. 並進自由度を一致させる方法の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the method of making a translational freedom degree correspond. 並進自由度を一致させる方法の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the method of making a translational freedom degree correspond. タイヤ接地面を示す平面図である。It is a top view which shows a tire ground-contact surface. タイヤモデルのタイヤ接地面に作用する接触反力を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the contact reaction force which acts on the tire ground contact surface of a tire model. タイヤの各軸と接触反力との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between each axis | shaft of a tire, and contact reaction force. 路面に対する接触反力の方向を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the direction of the contact reaction force with respect to a road surface. 路面に対する接触反力の方向を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the direction of the contact reaction force with respect to a road surface. この実施例に係るタイヤの振動特性評価方法を含むタイヤの製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the tire containing the vibration characteristic evaluation method of the tire which concerns on this Example. 評価例1に供したタイヤのトレッドパターンを示す平面図である。It is a top view which shows the tread pattern of the tire with which it used for the evaluation example 1. FIG. 評価例1に供したタイヤのトレッドパターンを示す平面図である。It is a top view which shows the tread pattern of the tire with which it used for the evaluation example 1. FIG. 評価例1に供したタイヤのトレッドパターンを示す平面図である。It is a top view which shows the tread pattern of the tire with which it used for the evaluation example 1. FIG. 評価例1に供したタイヤのトレッドパターンを示す平面図である。It is a top view which shows the tread pattern of the tire with which it used for the evaluation example 1. FIG. 評価例1に供したタイヤのトレッドパターンを示す平面図である。It is a top view which shows the tread pattern of the tire with which it used for the evaluation example 1. FIG. 接触反力RFと試験タイヤモデルの転動数との評価結果の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the evaluation result of contact reaction force RF and the rolling number of a test tire model. 図19−1に示した評価結果を周波数分析して、ゲインと周波数との関係で表した例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example which frequency-analyzed the evaluation result shown to FIGS. 19-1 and represented with the relationship between a gain and a frequency. タイヤモデルと路面モデルとの関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between a tire model and a road surface model. ドラム試験機とタイヤモデルとの関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between a drum testing machine and a tire model. 評価例3で評価対象としたトレッドパターンを示す平面図である。It is a top view which shows the tread pattern made into evaluation object in the evaluation example 3. FIG. 評価例3で評価対象としたトレッドパターンを示す平面図である。It is a top view which shows the tread pattern made into evaluation object in the evaluation example 3. FIG. 本実施例に係るタイヤの振動特性評価方法により求めた接触反力のゲインの周波数に対する分布を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows distribution with respect to the frequency of the gain of the contact reaction force calculated | required with the vibration characteristic evaluation method of the tire which concerns on a present Example. 実車走行試験による車内騒音(音圧)の周波数に対する分布を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows distribution with respect to the frequency of the in-vehicle noise (sound pressure) by a real vehicle running test.

符号の説明Explanation of symbols

10 タイヤ
10m タイヤモデル
10mp タイヤ接地面
11 キャップトレッド
11m トレッド面
11b ブロック
11s 溝
16 ビード
16m ビード部
20 リムモデル
20a 一体リムモデル
30m ホイールモデル
40 路面モデル
46m ドラム路面モデル
50 タイヤの振動特性評価装置
51 モデル作成部
52 タイヤ装着部
53 転動解析部
54 接触反力解析部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Tire 10m Tire model 10mp Tire contact surface 11 Cap tread 11m Tread surface 11b Block 11s Groove 16 Bead 16m Bead part 20 Rim model 20a Integrated rim model 30m Wheel model 40 Road surface model 46m Drum road surface model 50 Tire vibration characteristic evaluation apparatus 51 Model preparation part 52 Tire mounting part 53 Rolling analysis part 54 Contact reaction force analysis part

Claims (6)

コンピュータシミュレーションを用いてタイヤの振動特性を評価するにあたり、
有限要素法に基づき、前記タイヤのトレッドパターンを、前記タイヤの周方向にわたって有限個の微小要素に分割することによりタイヤモデルを作成する手順と、
前記タイヤモデルを、予め作成したホイールのリムモデルに装着する手順と、
前記リムモデルに装着した前記タイヤモデルを予め作成した路面モデルに接触させ、前記タイヤモデルに所定の荷重を負荷して転動させる手順と、
前記タイヤと前記路面との間に発生する接触反力を取得する手順と、
前記接触反力の変動に基づいて前記タイヤの振動特性を評価する手順と、
を含み、前記タイヤが前記路面上を転動する際には、前記タイヤの回転軸と前記路面との距離を、前記タイヤの回転軸と前記路面との基準距離に対して±5%以内とすることを特徴とするタイヤの振動特性評価方法。
In evaluating tire vibration characteristics using computer simulation ,
Based on the finite element method, a procedure for creating a tire model by dividing the tread pattern of the tire into a finite number of minute elements over the circumferential direction of the tire;
A procedure for mounting the tire model on a wheel rim model prepared in advance,
The tire model mounted on the rim model is brought into contact with a road surface model created in advance, and a procedure is applied to roll the tire model under a predetermined load,
A procedure for obtaining a contact reaction force generated between the tire and the road surface;
A procedure for evaluating vibration characteristics of the tire based on fluctuations in the contact reaction force;
Only including, when the tire rolls on the road surface, the distance between the road surface and the rotation axis of the tire, ± 5% or less with respect to a reference distance between the road surface and the rotation axis of the tire A method for evaluating the vibration characteristics of a tire.
前記路面は平坦であることを特徴とする請求項1に記載のタイヤの振動特性評価方法。 2. The tire vibration characteristic evaluation method according to claim 1, wherein the road surface is flat. 前記タイヤの振動特性を評価する手順では、前記接触反力の時間変化履歴を周波数分析し、前記接触反力のゲインと周波数との関係に基づいて前記タイヤの振動特性を評価することを特徴とする請求項1又は2に記載のタイヤの振動特性評価方法。 In the procedure for evaluating the vibration characteristics of the tire, the time change history of the contact reaction force is frequency-analyzed, and the vibration characteristics of the tire are evaluated based on the relationship between the gain and frequency of the contact reaction force. The method for evaluating vibration characteristics of a tire according to claim 1 or 2 . 前記タイヤの振動特性を評価する手順では、取得した前記接触反力の時間変化履歴のうち所定期間における最大接触反力と最小接触反力との差を求め、これに基づいて前記タイヤの振動特性を評価することを特徴とする請求項1又は2に記載のタイヤの振動特性評価方法。 In the procedure of evaluating the vibration characteristics of the tire, the difference between the maximum contact reaction force and the minimum contact reaction force in a predetermined period is obtained from the acquired time change history of the contact reaction force, and based on this, the vibration characteristic of the tire is determined. The method for evaluating vibration characteristics of a tire according to claim 1 or 2 , wherein: 請求項1〜のいずれか1項に記載のタイヤの振動特性評価方法を前記コンピュータ上で実現させることを特徴とするタイヤの振動特性評価用コンピュータプログラム。 A computer program for evaluating tire vibration characteristics, wherein the tire vibration characteristic evaluation method according to any one of claims 1 to 4 is realized on the computer. 請求項1〜のいずれか1項に記載のタイヤの振動特性評価方法により、タイヤの振動特性を評価する手順と、
評価した前記タイヤの振動特性に基づいて、前記タイヤのトレッドパターンを決定する手順と、
決定した前記トレッドパターンを転写できる加硫金型によりグリーンタイヤを加硫する手順と、
を含むことを特徴とするタイヤの製造方法。
A procedure for evaluating the vibration characteristics of a tire by the method for evaluating vibration characteristics of a tire according to any one of claims 1 to 4 ,
Based on the evaluated vibration characteristics of the tire, a procedure for determining a tread pattern of the tire;
A procedure for vulcanizing a green tire with a vulcanization mold capable of transferring the determined tread pattern;
A method for manufacturing a tire, comprising:
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