JP5577848B2 - Tire simulation test method, tire simulation computer program, and tire simulation test apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、シミュレーションによってタイヤの各種物理量を算出するタイヤのシミュレーション試験方法及びタイヤのシミュレーション用コンピュータプログラム並びにタイヤのシミュレーション試験装置に関する。 The present invention relates to a tire simulation test method for calculating various physical quantities of a tire by simulation, a computer program for tire simulation, and a tire simulation test apparatus.
開発途中のタイヤは、試作品を用いた実験の他にも、シミュレーションによる試験も繰り返し行われる。シミュレーションによる試験は、試作品を実際に作成する必要がないため、試作品を用いた実験よりもタイヤの開発に要する期間を短縮できたり、タイヤの開発に要する費用を低減できたりする。例えば、特許文献1には、タイヤモデルに荷重を負荷しつつ路面モデル上を転動させ、次にタイヤモデルと路面モデルとの間に発生する接触反力を取得し、そして、取得した接触反力の変動に基づいて、タイヤモデルのパターンノイズを評価する技術が開示されている。 In addition to experiments using prototypes, tires under development are repeatedly tested by simulation. In the test by simulation, it is not necessary to actually create a prototype, so that the time required for tire development can be shortened compared to the experiment using the prototype, and the cost required for tire development can be reduced. For example, in Patent Document 1, rolling is performed on a road surface model while applying a load to a tire model, then a contact reaction force generated between the tire model and the road surface model is acquired, and the acquired contact reaction force is acquired. A technique for evaluating pattern noise of a tire model based on force fluctuation is disclosed.
実際のタイヤは、転動すると剛性が低下する。特許文献1には、この転動すると剛性が低下するというタイヤの性質が考慮されていない。よって、より正確にタイヤの各種物理量を算出するためには、転動すると剛性が低下するというタイヤの性質を考慮すると好ましい。 When an actual tire rolls, its rigidity decreases. Patent Document 1 does not take into consideration the property of the tire that the rigidity decreases when it rolls. Therefore, in order to calculate the various physical quantities of the tire more accurately, it is preferable to take into account the property of the tire that the rigidity decreases when rolling.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、タイヤの各種物理量をより正確に算出することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to more accurately calculate various physical quantities of a tire.
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シミュレーション試験方法は、タイヤを表現するタイヤモデルと、前記タイヤが接触する路面を表現する路面モデルとの間に摩擦係数を設定し、前記タイヤモデルに所定の荷重を与えて前記路面モデルに接触させ、前記荷重を一定に保ちながら所定の条件が満たされるまで前記タイヤモデルを転動させ、前記所定の条件が満たされた以降の前記タイヤモデルの転動軸と前記路面モデルとの間の軸路面間距離を設定値とし、前記軸路面間距離を前記設定値で一定に保ちながら、転動解析を行って物理量を算出することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a tire simulation test method according to the present invention includes a friction coefficient between a tire model expressing a tire and a road surface model expressing a road surface in contact with the tire. And applying a predetermined load to the tire model to contact the road surface model, rolling the tire model until the predetermined condition is satisfied while keeping the load constant, and the predetermined condition is satisfied. After that, the distance between the axial road surfaces between the rolling axis of the tire model and the road surface model is set as a set value, and while maintaining the distance between the axial road surfaces constant at the set value, a physical analysis is performed by performing a rolling analysis. It is characterized by calculating.
本発明の好ましい態様としては、前記タイヤモデルが転動して所定量移動する度に、前記タイヤモデルが前記転動して所定量移動する間の前記軸路面間距離の平均値を算出し、複数回算出した前記平均値のうち互いに隣接し合う2つの平均値の差が閾値以下になった場合に、前記所定の条件が満たされたと判定することが望ましい。 As a preferred aspect of the present invention, every time the tire model rolls and moves a predetermined amount, an average value of the distance between the axial road surfaces while the tire model rolls and moves a predetermined amount is calculated, It is desirable to determine that the predetermined condition is satisfied when a difference between two average values adjacent to each other among the average values calculated a plurality of times is equal to or less than a threshold value.
本発明の好ましい態様としては、前記タイヤモデルが転動を始めてから前記タイヤモデルが転動した距離が閾値以上になった場合に、前記所定の条件が満たされたと判定することが望ましい。 As a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the predetermined condition is determined to be satisfied when the distance that the tire model has rolled exceeds a threshold after the tire model has started rolling.
本発明の好ましい態様としては、前記閾値は、前記タイヤモデルの接地長以上の値であることが望ましい。 As a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the threshold value is a value equal to or greater than a contact length of the tire model.
本発明の好ましい態様としては、前記設定値は、前記所定の条件が満たされた以降に、前記タイヤモデルが転動して所定量移動する間の前記軸路面間距離の平均値であることが望ましい。 As a preferred aspect of the present invention, the set value is an average value of the distance between the axial road surfaces while the tire model rolls and moves by a predetermined amount after the predetermined condition is satisfied. desirable.
本発明の好ましい態様としては、前記タイヤに形成されるパターンの1ピッチ以上の距離分前記タイヤモデルが転動する間の前記物理量を算出することが望ましい。 As a preferred aspect of the present invention, it is desirable to calculate the physical quantity during the rolling of the tire model by a distance of one pitch or more of the pattern formed on the tire.
本発明の好ましい態様としては、前記タイヤに形成されるパターンの1/4ピッチ以下の距離分前記タイヤモデルが転動する度に、前記物理量を算出することが望ましい。 As a preferred aspect of the present invention, it is desirable to calculate the physical quantity each time the tire model rolls by a distance equal to or less than ¼ pitch of the pattern formed on the tire.
本発明の好ましい態様としては、前記転動解析は、準静的な解析であることが望ましい。 As a preferred aspect of the present invention, the rolling analysis is preferably a quasi-static analysis.
本発明の好ましい態様としては、前記タイヤモデルは、前記タイヤモデルと前記路面モデルとの相対的な変位にともなって自由に転動することが望ましい。 As a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the tire model rolls freely with relative displacement between the tire model and the road surface model.
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シミュレーション用コンピュータプログラムは、上述したタイヤのシミュレーション試験方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a tire simulation computer program according to the present invention causes a computer to execute the above-described tire simulation test 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シミュレーション試験装置は、上述したタイヤのシミュレーション用コンピュータプログラムを記憶する記憶部と、前記記憶部から前記タイヤのシミュレーション用コンピュータプログラムを取得し、前記タイヤのシミュレーション用コンピュータプログラムを実行する処理部と、を含んで構成されることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a tire simulation test apparatus according to the present invention includes a storage unit that stores the above-described tire simulation computer program, and the tire simulation computer from the storage unit. And a processing unit that acquires a program and executes the tire simulation computer program.
本発明は、タイヤの各種物理量をより正確に算出できる。 The present invention can calculate various physical quantities of a tire more accurately.
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、下記実施形態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.
(実施形態)
以下の説明では、シミュレーション試験の一例として、タイヤモデルと路面モデルとの間に発生する反力に基づいてタイヤの振動特性(パターンノイズ)を評価する試験を説明する。但し、本実施形態のシミュレーション試験は、タイヤモデルを転動させながらタイヤの各種物理量を解析する手法、すなわち転動解析を行うものであれば、タイヤの振動特性(パターンノイズ)を評価する試験に限定されない。本実施形態のタイヤの振動特性評価方法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。
(Embodiment)
In the following description, as an example of the simulation test, a test for evaluating the vibration characteristics (pattern noise) of the tire based on the reaction force generated between the tire model and the road surface model will be described. However, the simulation test of the present embodiment is a test for evaluating various physical quantities of the tire while rolling the tire model, that is, a test for evaluating the vibration characteristics (pattern noise) of the tire if rolling analysis is performed. It is not limited. Before describing the method for evaluating vibration characteristics of a tire according to the present embodiment, a tire that is an evaluation target will be described.
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。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。タイヤ10は、キャップトレッド11と、アンダトレッド13と、サイドトレッド14と、ベルト15と、カーカス16と、ビード17と、ビードフィラ18とを含んで構成される。キャップトレッド11は、路面と接触する部分である。キャップトレッド11は、ベルト15と、カーカス16とを覆うゴム層である。キャップトレッド11が路面と接する面をトレッド面11aという。トレッド面11aは、図2に示すように、複数の溝12によって区切られる。溝12は、複数の縦溝12aと、複数の横溝12bとを含む。トレッド面11aは、横溝12bによってタイヤ10の周方向(図2の矢印方向)で分割される。また、トレッド面11aは、縦溝12aによって、タイヤ10の周方向に直交する方向で分割される。これにより、トレッド面11aは、複数のブロック11bが形成される。この1つのブロック11bの周方向の長さを1ピッチPという。
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. FIG. 2 is a partial plan view showing an example of a tread pattern formed on the tread surface. The
図1に示すアンダトレッド13は、キャップトレッド11とベルト15との間に配置されるゴム層である。サイドトレッド14は、サイドウォール部の最も外側に配置される。ベルト15は、キャップトレッド11とカーカス16との間に配置されるコード層である。なお、バイアスタイヤの場合にはブレーカと呼ぶ。カーカス16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16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る。カーカス16は、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。ビード17は、スチールワイヤの束を硬質ゴムで固めたリングである。ビード17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と共に、タイヤ10の強度を確保する。ビードフィラ18は、カーカス16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されるゴムである。ビードフィラ18は、カーカス16をビード17に固定すると共にその部分の形状を整える。また、ビードフィラ18は、ビード部全体の剛性を高める。
The under
トレッド面11aに溝12が形成されているタイヤが転動する際、ブロック11bが路面に接触する。このブロック11bが路面から離れる時にノイズが発生する。このノイズは、パターンノイズと呼ばれており、溝12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、このパターンノイズを低減できるように設計されることが好ましい。以下、このパターンノイズを低減するためのシミュレーション試験を行う振動特性評価装置について説明する。
When the tire in which the
図3は、本実施形態のタイヤの振動特性評価装置の構成を示す説明図である。シミュレーション試験装置としての振動特性評価装置30は、処理部40と、記憶部31と、入出力ポート(I/O)32とを含んで構成される。処理部40と記憶部31とは、入出力ポート32を介して電気的に接続される。処理部40は、例えば、CPU(Central Processing Unit)で構成させる。処理部40は、モデル作成部41と、タイヤ装着部42と、転動解析部43と、接触反力解析部44とを含んで構成される。これらが本実施形態のタイヤの振動特性評価方法を実行する。モデル作成部41と、タイヤ装着部42と、転動解析部43と、接触反力解析部44とは、それぞれ、入出力ポート32に電気的に接続される。これにより、モデル作成部41と、タイヤ装着部42と、転動解析部43と、接触反力解析部44とは、互いにデータをやり取りできる。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the configuration of the tire vibration characteristic evaluation apparatus of the present embodiment. A vibration
本実施形態の入出力ポート32には、端末装置50が電気的に接続される。端末装置50は、本実施形態の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振動特性評価装置30へ与えるための装置である。これらのデータは、端末装置50に電気的に接続される入力装置51によって入力される。また、端末装置50は、振動特性評価装置30からタイヤの振動特性評価結果を受け取り、端末装置50に電気的に接続された表示装置52に、その結果を表示する。さらに、入出力ポート32には、各種データベースを記憶するデータサーバーが端末装置50を介して電気的に接続されていてもよい。本実施形態のタイヤの振動特性評価方法を実行するにあたり、振動特性評価装置30は、データサーバー内に格納されている各種データベースを取得できるように構成されている。
The
記憶部31は、本実施形態の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、データサーバーから取得した、材料物性等のデータが記憶される。記憶部31は、例えば、揮発性のメモリや、不揮発性のメモリや、これらの組み合わせにより構成される。また、処理部40は、例えば、CPUにより構成することができる。また、記憶部31は、処理部40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、上記振動特性評価装置30は、通信により端末装置50から処理部40や記憶部31にアクセスするものであってもよい。
The
上記コンピュータプログラムは、処理部40が備えるモデル作成部41や接触反力解析部44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、本実施形態の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、この振動特性評価装置30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40が備えるモデル作成部41、タイヤ装着部42、転動解析部43及び接触反力解析部44の機能を実現するものであってもよい。次に、この振動特性評価装置30を用いて、本実施形態の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 realizes the processing procedure of the tire vibration characteristic evaluation method of the present embodiment in combination with a computer program already recorded in the
図4は、本実施形態の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。図5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6は、ホイールモデルの一例を示す斜視図である。本実施形態の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(FEM:Finite Element Method)を使用する。なお、本実施形態の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(BEM:Boundary Element Method)、有限差分法(FDM:Finite Differences Method)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。 FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of the tire vibration characteristic evaluation method of the present embodiment. FIG. 5 is a perspective view showing an example of a tire model in which a tire is divided into minute elements. FIG. 6 is a perspective view showing an example of a wheel model. In the tire vibration characteristic evaluation method according to the present embodiment, a finite element method (FEM) is used as an analysis method used for evaluating the vibration characteristic of the tire. The analysis method applicable to the tire vibration characteristic evaluation method of the present embodiment is not limited to the finite element method, and a boundary element method (BEM), a finite difference method (FDM), or the like can also be used. . 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4に示すステップST101で、図3に示すモデル作成部41は、図1に示すタイヤ10を複数の微小要素で表現する、すなわち図5に示すようなタイヤモデル61を作成する。また、モデル作成部41は、路面を複数の微小要素で表現する、すなわち図5に示すような路面モデル62を作成する。また、モデル作成部41は、ホイールを複数の微小要素で表現する、すなわち図6に示すようなホイールモデル63を作成する。有限要素法に基づく微小要素とは、例えば二次元平面では四辺形要素、三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である。このようにして分割された微小要素は、解析の過程では三次元座標を用いて特定される。
In step ST101 shown in FIG. 4, the
モデル作成部41は、例えば、タイヤモデル61や、路面モデル62や、ホイールモデル63を、プリポストプロセッサを構成するコンピュータプログラムを実行することで作成する。なお、タイヤモデル61の作成と、路面モデル62の作成と、ホイールモデル63の作成との順序は問わない。また、本実施形態の路面モデル62は平面であるが、路面モデル62は凹凸を含んでもよい。また、例えば、路面モデル62やホイールモデル63があらかじめ図3に示す記憶部31や、データサーバーに記憶されている場合、モデル作成部41は、入出力ポート32を介してこれらのモデルを取得してもよい。
The
図7は、タイヤモデルをホイールモデルに組み付けた一例を示す斜視図である。次に、図4に示すステップST102で、タイヤ装着部42は、図7に示すように、タイヤモデル61をホイールモデル63に組み付ける。具体的には、タイヤ装着部42は、まず、ホイールモデル63のリムモデルのリム幅を、タイヤモデル61のビード部の幅よりも大きく広げる。そして、タイヤ装着部42は、リムモデルをタイヤモデル61のビード部へ嵌合させる。その後、タイヤ装着部42は、タイヤモデル61の幅方向の並進自由度をリムモデルの両リム間で一致させる。これにより、タイヤ装着部42は、タイヤモデル61がホイールモデル63に組み付けられた組立体モデルを作成する。次に、図4に示すステップST103で、図3に示すタイヤ装着部42は、タイヤモデル61へ内圧を負荷する。
FIG. 7 is a perspective view showing an example in which a tire model is assembled to a wheel model. Next, in step ST102 shown in FIG. 4, the
図8は、タイヤモデルが路面モデルに接触した様子を示す説明図である。次に、図4に示すステップST104で、図3に示す転動解析部43は、タイヤモデル61を転動させる。このとき転動解析部43は、図8に示すようにタイヤモデル61に働く荷重Fを一定に保ち、また、タイヤモデル61と路面モデル62との間の摩擦係数を所定の値とする。なお、転動解析部43は、その他の条件として、例えば、スリップ角や、キャンバー角、スリップ率、横力、前後力、等を設定してもよい。また、転動解析部43は、タイヤモデル61を構成する微小要素や、ホイールモデル63を構成する微小要素に、遠心力に相当する物理力を作用させるとより好ましい。この理由を以下に説明する。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a state in which the tire model is in contact with the road surface model. Next, the rolling
本実施形態の解析では、タイヤ装着部42は、準静的な解析を行う。準静的な解析とは、タイヤモデル61が静止しているものとして取り扱いできるような速度(タイヤモデル61と路面モデル62との相対的な変位量)で、タイヤモデル61が転動していることを再現した解析である。すなわち、転動解析部43は、タイヤモデル61が静止している場合を想定したアルゴリズムで、微小な速度(微小な変位量)で各種物理量を算出する。タイヤモデル61は、タイヤモデル61と路面モデル62との相対的な変位にともなって自由に転動するように設定される。すなわち、転動解析部43は、タイヤモデル61が自由転動状態であるものとする。
In the analysis of this embodiment, the
ここで、微小な速度であってもタイヤモデル61及びホイールモデル63が転動している以上、タイヤモデル61及びホイールモデル63には、遠心力が働くことになる。よって、転動解析部43は、タイヤモデル61及びホイールモデル63の各微小要素に、遠心力に相当する物理力を作用させることで、各種物理量をより正確に算出できる。次に、図4に示すステップST105で、転動解析部43は、所定の条件が満たされたか否かを判定する。所定の条件が満たされたか否かを判定する具体的な手順は複数考えられる。よって、以下、それらの手順を別のフローチャートを用いて説明する。
Here, as long as the
図9は、所定条件が満たされたか否かを判定するための一連の手順を示すフローチャートである。図10は、転動角度毎の軸路面間距離を示すグラフである。図9に示す一連の手順を行うことにより、転動解析部43は、軸路面間距離hを複数回算出する。軸路面間距離hとは、図8に示すように、タイヤモデル61の回転軸RLと路面モデル62との間の距離である。これは、図10に示すように、タイヤモデル61の転動が始まると軸路面間距離hが変化するためである。軸路面間距離hが変化する理由は、転動によってタイヤモデル61の剛性が変化するためである。
FIG. 9 is a flowchart showing a series of procedures for determining whether or not a predetermined condition is satisfied. FIG. 10 is a graph showing the distance between the axial road surfaces for each rolling angle. By performing a series of procedures shown in FIG. 9, the rolling
ステップST201で、転動解析部43は、図8に示す軸路面間距離hを算出する。次に、ステップST202で、転動解析部43は、一区間分の軸路面間距離hをすべて算出したか否かを判定する。一区間とは、タイヤモデル61が転動した角度(以下、転動角度)によって区分される範囲である。一区間は、例えば、5°毎に区切られた範囲である。本実施形態では、タイヤ装着部42は、一区間の間に軸路面間距離hを例えば6回算出する。一区間分の軸路面間距離hをすべて算出していないと判定されると(ステップST202、No)、転動解析部43はステップST201に戻る。一区間分の軸路面間距離hをすべて算出したと判定されると(ステップST202、Yes)、ステップST203で、一区間分の軸路面間距離hの平均値AVnを算出する。なお、nは、各区間での平均値を区別するための数字である。すなわち、最初の区間である0°から5°の区間B1での軸路面間距離hの平均は平均値AV1であり、n番目の区間Bnでの軸路面間距離hの平均は平均値AVnである。
In step ST201, the rolling
次に、ステップST204で、記憶部31は、平均値AVnを記憶する。次に、ステップST205で、転動解析部43は、平均値AVn及び平均値AVn−1を記憶部31から取得する。平均値AVn−1は、n番目の区間Bnよりも1つ前の区間Bn−1での軸路面間距離hの平均である。なお、nが1の場合、平均値AVn−1は存在しない。よって、この場合、転動解析部43は、例えば、平均値AVn−1に所定の初期値を代入する。前記初期値は、次に説明するステップST206で必ず否定判定が成されるような値に設定される。
Next, in step ST204, the
次に、ステップST206で、転動解析部43は、複数回算出した平均値AVnのうち互いに隣接し合う2つの平均値の差、すなわち、平均値AVnから平均値AVn−1を減算した値が閾値α以下であるか否かを判定する。閾値αは、図10に示す区間B5以降のように、軸路面間距離hが定常になったと判定できる値である。平均値AVnから平均値AVn−1を減算した値が閾値α以下ではないと判定されると(ステップST206、No)、転動解析部43はステップST201に戻る。平均値AVnから平均値AVn−1を減算した値が閾値α以下であると判定されると(ステップST206、Yes)、転動解析部43は、一連の手順の実行を終了して、図4に示すステップST106へ進む。
Next, in step ST206, the rolling
図11は、所定条件が満たされたか否かを判定するための他の一連の手順を示すフローチャートである。図11に示す一連の手順は、軸路面間距離hを算出しない点で図9に示す一連の手順と異なる。図11に示すステップST301で、図3に示す転動解析部43は、タイヤモデル61が転動し始めてから転動した距離Lを算出する。距離Lは、タイヤモデル61が転動し始めてからのタイヤモデル61が転動した角度で求められる。次に、ステップST302で、転動解析部43は、距離Lが閾値β以上であるか否かを判定する。閾値βは、図10に示す区間B5以降のように、軸路面間距離hが定常になったと判定できる値である。具体的な閾値βは、図8に示すタイヤモデル61の接地長L0である。接地長L0は、タイヤモデル61のうち路面モデル62と接触する部分の、路面モデル62に沿う方向の寸法である。タイヤモデル61の多くは、接地長L0分、タイヤモデル61が回転すれば、軸路面間距離hが定常になる。よって、転動解析部43は、距離Lが閾値β以上であれば、軸路面間距離hが定常になったと判定する。
FIG. 11 is a flowchart showing another series of procedures for determining whether or not a predetermined condition is satisfied. The series of procedures shown in FIG. 11 differs from the series of procedures shown in FIG. 9 in that the axial road surface distance h is not calculated. In step ST301 shown in FIG. 11, the rolling
ステップST302を実行すると、転動解析部43は、一連の手順の実行を終了して、図4に示すステップST106へ進む。図11に示す一連の手順は、図9に示す一連の手順よりも、転動解析部43が実行すべき手順の数が少ない。よって、転動解析部43は、図11に示す一連の手順を実行することにより、より迅速に軸路面間距離hが定常になったか否かを判定できる。一方、転動解析部43は、図9に示す一連の手順を実行することにより、軸路面間距離hを算出し、その結果に基づいて軸路面間距離hが定常になったかを判定する。よって、転動解析部43は、図9に示す一連の手順を実行することにより、より正確に軸路面間距離hが定常になったか否かを判定できる。
If step ST302 is performed, the rolling
図4に示す一連の手順の説明に戻る。所定の条件が満たされたと判定されると(ステップST105、Yes)、転動解析部43は、ステップST106へ進む。ステップST106で、転動解析部43は、所定条件が満たされた以降の一区間Bnでの軸路面間距離hの平均値AVnを算出する。本実施形態では、図10に示すように、区間B5で所定条件が満たされているため、転動解析部43は、区間B5での平均値AV5を算出する。なお、図10に示すように、所定条件が満たされた以降の各区間Bnでの平均値AVnの差異は僅かである。よって、転動解析部43は、例えば、区間B6での平均値AV6を算出してもよいし、それ以降の平均値AVnを算出してもよい。また、転動解析部43は、所定条件が満たされた直前の区間Bn(図10では区間B4)での平均値AVn(図10では平均値AV4)を算出してもよいが、定常時の軸路面間距離hのより正確な値を求める場合は、所定条件が満たされた以降の区間Bnでの平均値AVnを算出する方が好ましい。
Returning to the description of the series of procedures shown in FIG. When it is determined that the predetermined condition is satisfied (step ST105, Yes), the rolling
次に、ステップST107で、転動解析部43は、ステップST106で算出した平均値AVnを一定値として解析の条件に設定する。次に、ステップST108で、転動解析部43は、タイヤモデル61を転動させる。このとき、軸路面間距離hは、平均値AVnで一定に保たれている。次に、ステップST109で、転動解析部43は、各種物理量を算出する。前記各種物理量は、例えば、タイヤモデル61の変形状態を示す値や、タイヤモデル61の各部の応力や、タイヤモデル61の各部のひずみや、タイヤモデル61と路面モデル62との接触面の圧力や、接触せん断応力や、タイヤモデル61が路面モデル62から受ける反力や、図8に示す回転軸RL中心の応力等である。
Next, in step ST107, the rolling
次に、ステップST110で、転動解析部43は、所定区間での各種物理量をすべて算出したか否かを判定する。ここでいう区間とは、タイヤモデル61が転動した変位量のことである。例えば、図2に示すように、タイヤ10は、各パターンが周上等ピッチで配置されるものがある。このようなタイヤ10を転動解析する場合、転動解析部43は、図2に示すタイヤ10に形成されるパターンの1ピッチP以上の距離分、タイヤモデル61が転動する間を所定区間として各種物理量を取得する。これは、この所定区間よりも後に算出される各種物理量と、この所定区間に算出される各種物理量との差異が僅かであるためである。これにより、転動解析部43は、物理量を算出する回数を低減できるため、より迅速に転動解析を行える。
Next, in step ST110, the rolling
また、転動解析部43は、所定区間の間に所定のタイミングで複数回、各種物理量を算出する。所定のタイミングは、例えば、図2に示す1/4ピッチP以下の距離分、タイヤモデル61が転動するタイミングである。すなわち、転動解析部43は、1/4ピッチP以下の距離(所定量)分タイヤモデル61が転動する度に各種物理量を算出する。これにより、転動解析部43は、所定区間で(1ピッチP以上の距離分タイヤモデル61が転動する間に)、各種物理量を4回算出することになる。これにより、振動特性評価装置30は、タイヤモデル61と路面モデル62との接触部分のパターンの変化による物理量の変動をユーザーに提供できる。なお、より詳細に前記接触部分のパターンの変化による物理量の変動をユーザーに提供するためには、転動解析部43は、所定区間で、各種物理量を例えば等間隔で10回取得すると好ましい。さらには、転動解析部43は、1ピッチP以上の距離分タイヤモデル61が転動する間に、各種物理量を例えば等間隔で20回取得するとより好ましい。
Further, the rolling
所定区間での各種物理量をすべて算出していない判定すると(ステップST110、No)、転動解析部43は、ステップST108に戻る。所定区間での各種物理量をすべて算出したと判定すると(ステップST110、Yes)、転動解析部43は、一連の手順の実行を終了する。次に、本実施形態の振動特性評価装置30が奏する効果を説明する。
If it is determined that all the physical quantities in the predetermined section have not been calculated (step ST110, No), the rolling
図12は、軸路面間距離の設定値をタイヤモデルが静止している際の軸路面間距離で一定に保つと共に一定の荷重をタイヤモデルに作用させた場合に、タイヤモデルが路面モデルから受ける反力をタイヤモデルの回転角度毎に示すグラフである。仮に軸路面間距離hの設定値をタイヤモデル61が静止している際の軸路面間距離hで一定に保って転動解析を行うと、タイヤモデル61に一定の荷重を作用させていた場合であっても、図12に示すように、タイヤモデル61が路面モデル62から受ける反力RFがタイヤモデル61の回転角度0°から25°の間で低下する。これは、タイヤモデル61が転動すると、タイヤモデル61の剛性が低下するためである。この場合、転動解析を開始直後は所望の反力RFをタイヤモデル61が路面モデル62から受けることを再現できる。しかしながら、タイヤモデル61が転動すると、所望の反力RFをタイヤモデル61が路面モデル62から受けることを再現できなくなる。結果として、この場合、タイヤの各種物理量を正確に算出できないおそれがある。
FIG. 12 shows that when the set value of the distance between the axial road surfaces is kept constant at the distance between the axial road surfaces when the tire model is stationary and a constant load is applied to the tire model, the tire model receives from the road surface model. It is a graph which shows reaction force for every rotation angle of a tire model. If the rolling analysis is performed with the set value of the axial road surface distance h kept constant at the axial road surface distance h when the
図13は、軸路面間距離の設定値を定常となった値で一定に保つと共に一定の荷重をタイヤモデルに作用させた場合に、タイヤモデルが路面モデルから受ける反力をタイヤモデルの回転角度毎に示すグラフである。しかしながら、本実施形態の振動特性評価装置30は、まず、軸路面間距離hを一定の値とせずにタイヤモデル61を転動させ、軸路面間距離hが定常となったらその定常時の軸路面間距離hの値を一定の設定値として転動解析を行う。定常時の軸路面間距離hの値は、タイヤモデル61の剛性が低下した後の軸路面間距離である。よって、振動特性評価装置30は、図13に示すように、所望の反力RFをタイヤモデル61が路面モデル62から受けることを再現できる。結果として、振動特性評価装置30は、図1に示すタイヤ10の各種物理量をより正確に算出できる。
FIG. 13 shows the rotational angle of the tire model when the tire model keeps the set value of the distance between the road surfaces constant at a constant value and the tire model applies a reaction force received from the road surface model when a constant load is applied to the tire model. It is a graph shown for every. However, the vibration
以上のように、本発明に係る空気入りタイヤの耐空気漏れ性能シミュレーション試験方法及び空気入りタイヤの耐空気漏れ性能シミュレーション用コンピュータプログラム並びに空気入りタイヤの耐空気漏れ性能シミュレーション試験装置は、空気入りタイヤの耐空気漏れ性能の試験に有用であり、特に、空気入りタイヤの耐空気漏れ性能の試験に要する時間を低減することに適している。 As described above, the pneumatic tire anti-leakage performance simulation test method, the pneumatic tire anti-leakage performance simulation computer program, and the pneumatic tire anti-leakage performance simulation test apparatus according to the present invention include the pneumatic tire. It is useful for testing the air leak resistance performance of the pneumatic tire, and is particularly suitable for reducing the time required for the air leak resistance test of the pneumatic tire.
10 タイヤ
11 キャップトレッド
11a トレッド面
11b ブロック
12 溝
12a 縦溝
12b 横溝
13 アンダトレッド
14 サイドトレッド
15 ベルト
16 カーカス
17 ビード
18 ビードフィラ
30 振動特性評価装置
31 記憶部
32 入出力ポート
40 処理部
41 モデル作成部
42 タイヤ装着部
43 転動解析部
44 接触反力解析部
50 端末装置
51 入力装置
52 表示装置
61 タイヤモデル
62 路面モデル
63 ホイールモデル
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記タイヤモデルに所定の荷重を与えて前記路面モデルに接触させ、
前記荷重を一定に保ちながら所定の条件が満たされるまで前記タイヤモデルを転動させ、
前記所定の条件が満たされた以降の前記タイヤモデルの転動軸と前記路面モデルとの間の軸路面間距離を設定値とし、
前記軸路面間距離を前記設定値で一定に保ちながら、転動解析を行って物理量を算出することを特徴とするタイヤのシミュレーション試験方法。 A friction coefficient is set between a tire model representing a tire and a road surface model representing a road surface in contact with the tire,
Applying a predetermined load to the tire model to contact the road surface model;
Rolling the tire model until a predetermined condition is satisfied while keeping the load constant;
The distance between the axis road surface between the rolling axis of the tire model and the road surface model after the predetermined condition is satisfied,
A tire simulation test method, wherein a physical quantity is calculated by performing rolling analysis while keeping the distance between the axial road surfaces constant at the set value.
前記記憶部から前記タイヤのシミュレーション用コンピュータプログラムを取得し、前記タイヤのシミュレーション用コンピュータプログラムを実行する処理部と、
を含んで構成されることを特徴とするタイヤのシミュレーション試験装置。 A storage unit for storing the computer program for tire simulation according to claim 10;
A processing unit for acquiring the tire simulation computer program from the storage unit and executing the tire simulation computer program;
A tire simulation test apparatus comprising:
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