JP6204719B2 - Tire design method - Google Patents
Tire design method Download PDFInfo
- Publication number
- JP6204719B2 JP6204719B2 JP2013139133A JP2013139133A JP6204719B2 JP 6204719 B2 JP6204719 B2 JP 6204719B2 JP 2013139133 A JP2013139133 A JP 2013139133A JP 2013139133 A JP2013139133 A JP 2013139133A JP 6204719 B2 JP6204719 B2 JP 6204719B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- model
- spike pin
- rubber
- hole
- rubber model
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 44
- 238000013461 design Methods 0.000 title claims description 29
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 24
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000003936 working memory Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Tires In General (AREA)
Description
本発明は、スパイクピン、及びスパイクピンが嵌合されるタイヤのトレッド部の孔を、効率良く設計することができるタイヤの設計方法に関する。 The present invention relates to a tire design method capable of efficiently designing spike pins and holes in a tread portion of a tire into which spike pins are fitted.
下記特許文献1には、スパイクピンがトレッド部に装着されることにより、氷雪路での走行性能を向上させたタイヤが提案されている。このようなトレッド部のトレッドゴムの踏面には、スパイクピンを嵌合するための孔が複数設けられている。
氷雪路での走行性能を十分に発揮させるには、スパイクピンと孔との隙間が小さくなるように嵌合させることが重要である。従来の設計方法では、実際に試作されたスパイクピン及びタイヤの孔を嵌合させ、例えば、CTスキャン装置等によって撮像された断面像から、嵌合状態が評価されていた。このため、従来の設計方法では、スパイクピン及びタイヤの試作や、嵌合状態の評価に要するコストが増大し、効率良く設計することができないという問題があった。 In order to fully exhibit the running performance on icy and snowy roads, it is important to fit them so that the gap between the spike pin and the hole is small. In a conventional design method, a spike pin and a tire hole actually manufactured are fitted together, and the fitting state is evaluated from, for example, a cross-sectional image captured by a CT scanning device or the like. For this reason, in the conventional design method, the cost required for the trial production of spike pins and tires and the evaluation of the fitting state increased, and there was a problem that the design could not be performed efficiently.
また、スパイクピン及び孔を含むトレッドゴムのそれぞれを、有限個の要素でモデル化したスパイクピンモデル及びゴムモデルを用いて、スパイクピンモデルと孔との嵌合状態を、コンピュータを用いて評価することも考えられる。しかしながら、スパイクピンモデルをゴムモデルの孔にそのまま挿入すると、ゴムモデルの要素の体積が負となる要素潰れが生じ、計算落ちが発生しやすいという問題もあった。 Also, using a spike pin model and a rubber model, each model of tread rubber including spike pins and holes, modeled with a finite number of elements, the fitting state between the spike pin model and the holes is evaluated using a computer. It is also possible. However, when the spike pin model is inserted into the hole of the rubber model as it is, there is a problem that element collapse occurs in which the volume of the element of the rubber model becomes negative, and calculation loss is likely to occur.
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、スパイクピン、及びスパイクピンが嵌合されるタイヤのトレッド部の孔を、効率良く設計することができるタイヤの設計方法を提供することを主たる目的としている。 The present invention has been devised in view of the above circumstances, and provides a tire design method capable of efficiently designing spike pins and holes in a tread portion of a tire into which the spike pins are fitted. The main purpose is to do.
本発明は、スパイクピン、及び前記スパイクピンが嵌合されるタイヤのトレッド部の孔を、コンピュータを用いて設計するための方法であって、前記孔の大きさは、前記スパイクピンの大きさよりも小であり、前記コンピュータに、前記スパイクピンを有限個の要素でモデル化したスパイクピンモデルを入力するステップと、前記コンピュータに、前記孔を含む前記トレッド部のトレッドゴムの少なくとも一部を、有限個の要素でモデル化したゴムモデルを入力するステップと、前記コンピュータが、前記スパイクピンモデルを、前記ゴムモデルの孔に嵌合させる嵌合ステップと、前記コンピュータが、前記スパイクピンモデルと前記孔との嵌合状態を評価するステップとを含み、前記嵌合ステップは、前記スパイクピンモデルと前記ゴムモデルとの接触による変形計算を無効にするステップ、前記スパイクピンモデルの中心軸と、前記孔の中心軸とを一致させ、かつ前記スパイクピンモデルと前記ゴムモデルとを重複させて配置するステップ、前記スパイクピンモデルを収縮、又は前記ゴムモデルを膨張させて、前記スパイクピンモデルと前記ゴムモデルとの重複を無くす第1ステップ、前記スパイクピンモデルと前記ゴムモデルとの接触による変形計算を有効にするステップ、及び前記スパイクピンモデル、又は前記ゴムモデルを元の倍率に戻し、前記スパイクピンモデルを前記孔に嵌合させる第2ステップを含むことを特徴とする。 The present invention is a method for designing a spike pin and a hole in a tread portion of a tire into which the spike pin is fitted using a computer, and the size of the hole is larger than the size of the spike pin. A spike pin model in which the spike pin is modeled by a finite number of elements is input to the computer, and at least a part of the tread rubber of the tread portion including the hole is input to the computer. A step of inputting a rubber model modeled by a finite number of elements, a step of fitting the spike pin model into a hole of the rubber model, and a step of fitting the spike pin model to the hole of the rubber model; A fitting state with a hole, and the fitting step includes the spike pin model and the rubber module. Disabling deformation calculation due to contact with the screw, aligning the center axis of the spike pin model with the center axis of the hole, and overlapping the spike pin model and the rubber model, The first step of shrinking the spike pin model or expanding the rubber model to eliminate the overlap between the spike pin model and the rubber model, enabling effective calculation of deformation due to contact between the spike pin model and the rubber model And a second step of returning the spike pin model or the rubber model to an original magnification and fitting the spike pin model into the hole.
本発明に係る前記タイヤの設計方法は、前記スパイクピンモデル及び前記ゴムモデルは、前記中心軸を含む断面形状に基づいた二次元モデルであるのが望ましい。 In the tire designing method according to the present invention, the spike pin model and the rubber model are preferably a two-dimensional model based on a cross-sectional shape including the central axis.
本発明に係る前記タイヤの設計方法は、前記第1ステップは、前記ゴムモデルを膨張させるものであり、前記ゴムモデルには、前記トレッドゴムの熱膨張係数が定義され、前記第1ステップは、前記熱膨張係数に基づいて、前記ゴムモデルの温度を大きくすることで前記ゴムモデルを膨張させ、前記第2ステップは、前記熱膨張係数に基づいて、前記ゴムモデルの温度を戻すことで前記ゴムモデルを収縮させるのが望ましい。 In the tire designing method according to the present invention, the first step is to inflate the rubber model, the thermal expansion coefficient of the tread rubber is defined in the rubber model, and the first step includes: The rubber model is expanded by increasing the temperature of the rubber model based on the thermal expansion coefficient, and the second step returns the temperature of the rubber model based on the thermal expansion coefficient. It is desirable to shrink the model .
本発明に係る前記タイヤの設計方法は、前記ゴムモデルは、前記孔と反対側の面である内面を含み、前記嵌合ステップは、前記第2ステップ後の前記ゴムモデルの前記内面の位置が、前記第1ステップ前の前記ゴムモデルの前記内面の位置に一致するように、前記ゴムモデルを変形計算するステップをさらに含むのが望ましい。 In the tire designing method according to the present invention, the rubber model includes an inner surface which is a surface opposite to the hole, and the fitting step includes a position of the inner surface of the rubber model after the second step. Preferably, the method further includes a step of calculating the deformation of the rubber model so as to coincide with the position of the inner surface of the rubber model before the first step.
本発明に係る前記タイヤの設計方法は、前記コンピュータが、前記嵌合ステップにより、前記孔に嵌合した前記スパイクピンモデルを、前記孔から引き抜く方向に移動させて前記ゴムモデルの変形を計算するステップ、並びに、前記ゴムモデルの変形計算に基づいて、前記スパイクピンモデル及び前記孔の耐ピン抜け性能を評価するステップをさらに含むのが望ましい。 In the tire designing method according to the present invention, the computer calculates the deformation of the rubber model by moving the spike pin model fitted in the hole in the fitting step so as to be pulled out from the hole. Preferably, the method further includes a step of evaluating the anti-pinning performance of the spike pin model and the hole based on the deformation calculation of the rubber model.
本発明のタイヤの設計方法は、コンピュータが、スパイクピンモデルを、ゴムモデルの孔に嵌合させる嵌合ステップと、スパイクピンモデルと孔との嵌合状態を評価するステップとを含んでいる。このため、本発明の設計方法は、スパイクピンやタイヤを試作することなく、コンピュータを用いて嵌合状態を評価することができるため、スパイクピン及びトレッドゴムの孔を効率良く設計することができる。 The tire designing method of the present invention includes a fitting step in which a computer fits a spike pin model into a hole of a rubber model, and a step of evaluating a fitting state between the spike pin model and the hole. For this reason, the design method of the present invention can evaluate a fitting state using a computer without making a prototype of a spike pin or a tire, so that the spike pin and the tread rubber hole can be efficiently designed. .
嵌合ステップは、スパイクピンモデルとゴムモデルとの接触による変形計算を無効にするステップ、及びスパイクピンモデルの中心軸と、孔の中心軸とを一致させ、かつスパイクピンモデルとゴムモデルとを重複させて配置するステップを含んでいる。さらに、嵌合ステップは、スパイクピンモデルを収縮、又はゴムモデルを膨張させて、スパイクピンモデルと前記ゴムモデルとの重複を無くす第1ステップ、スパイクピンモデルとゴムモデルとの接触による変形計算を有効にするステップ、及びスパイクピンモデル、又はゴムモデルを元の倍率に戻し、スパイクピンモデルを孔に嵌合させる第2ステップを含んでいる。 In the fitting step, the deformation calculation due to the contact between the spike pin model and the rubber model is invalidated, the center axis of the spike pin model and the center axis of the hole are matched, and the spike pin model and the rubber model are Including overlapping steps. Further, in the fitting step, the first step of contracting the spike pin model or expanding the rubber model to eliminate the overlap between the spike pin model and the rubber model, the deformation calculation by contact between the spike pin model and the rubber model is performed. And a second step of returning the spike pin model or rubber model to its original magnification and fitting the spike pin model into the hole.
このような嵌合ステップは、例えば、スパイクピンモデルよりも小さな孔に、スパイクピンモデルを打ち込む実際の工程を再現する必要がないため、ゴムモデルの局部的な大変形を防ぐことができる。このため、本発明の嵌合ステップでは、要素潰れによる計算落ちを防ぐことができ、スパイクピンモデルと孔との嵌合状態を、確実に計算することができる。 Such a fitting step does not need to reproduce the actual process of driving the spike pin model into a hole smaller than that of the spike pin model, for example, and can prevent local large deformation of the rubber model. For this reason, in the fitting step of the present invention, it is possible to prevent calculation loss due to element collapse, and to reliably calculate the fitting state between the spike pin model and the hole.
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
本実施形態のタイヤの設計方法(以下、単に「設計方法」ということがある)は、スパイクピン、及びスパイクピンが嵌合されるタイヤのトレッド部の孔を、コンピュータを用いて設計するための方法である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The tire design method of the present embodiment (hereinafter sometimes simply referred to as “design method”) is for designing spike pins and holes in the tread portion of the tire into which the spike pins are fitted using a computer. Is the method.
図1に示されるように、コンピュータ1は、本体1a、キーボード1b、マウス1c及びディスプレイ装置1dを含む。この本体1aには、演算処理装置(CPU)、ROM、作業用メモリー、磁気ディスクなどの記憶装置、及び、ディスクドライブ装置1a1、1a2などが設けられる。なお、記憶装置には、本実施形態の設計方法を実行するための処理手順(プログラム)が予め記憶されている。
As shown in FIG. 1, the
図2に示されるように、スパイクピン2は、タイヤのトレッド部3の孔4に嵌合される基部5と、基部5からタイヤ半径方向外側に突出するスパイク部6とを含んでいる。
As shown in FIG. 2, the
基部5は、タイヤ半径方向の外側に配置される大径部5A、大径部5Aのタイヤ半径方向内側に配置される小径部5B、大径部5Aと小径部5Bとの間を円錐状面で継ぐ継ぎ部5C、及び小径部5Bの内端に固着されるフランジ5Dを含んでいる。
The
本実施形態の大径部5Aの外径D1aは、小径部5Bの外径D1bよりも大に設定されている。また、フランジ5Dの外径D1dは、小径部5Bの外径D1bよりも大に設定されている。これにより、基部5には、大径部5Aとフランジ5Dとの間に、くびれ部5Eが形成される。このようなくびれ部5Eは、基部5が孔4に嵌合されることにより、トレッドゴム3Gを大きく食い込ませることができ、耐ピン抜け性能を向上しうる。
The outer diameter D1a of the
スパイク部6は、大径部5Aのタイヤ半径方向の外端、及びトレッド部3の踏面3sから、タイヤ半径方向に突出している。さらに、スパイク部6は、その外径D2が、基部5の小径部5Bの外径D1bよりも小さい円柱状に形成されている。このようなスパイク部6は、路面と接触して、大きな摩擦力を得ることができる。
The
孔4は、トレッド部3の踏面3sからタイヤ半径方向内側にのび、かつ有底の円形孔からなる。本実施形態の孔4は、タイヤ半径方向外側に配置される外側部4Aと、該外側部4Aのタイヤ半径方向内側に配置される内側部4Bとを含んで構成されている。
The
外側部4A及び内側部4Bの各外径D3a、D3bは、スパイクピン2の小径部5Bの外径D1bよりも小に形成されている。さらに、孔4のタイヤ半径方向の長さL3は、スパイクピン2の基部5のタイヤ半径方向の長さL1よりも小に設定される。このような孔4は、スパイクピン2を圧入させることができるため、耐ピン抜け性能を向上しうる。さらに、内側部4Bの外径D3bは、外側部4Aの外径D3aよりも大に設定される。このため、孔4は、スパイクピン2の基部5のくびれ部5Eに沿って変形でき、該基部5を抜き止めすることができる。
The outer diameters D3a and D3b of the
図3には、本実施形態の設計方法の具体的手順が示されている。本実施形態では、先ず、コンピュータ1に、スパイクピン2をモデル化したスパイクピンモデルが入力される(ステップS1)。
FIG. 3 shows a specific procedure of the design method of the present embodiment. In the present embodiment, first, a spike pin model obtained by modeling the
図2に示されるように、スパイクピン2は、その中心軸2cを中心とする回転対称性を有している。このため、図4に示されるように、本実施形態のスパイクピンモデル7は、スパイクピン2の中心軸2c(図2に示す)を含む断面形状に基づいた二次元モデルとして設定される。このようなスパイクピンモデル7は、中心軸7cに関して半分の面積で定義されるため、例えば、三次元モデルに比べて、計算時間を短縮しうる。
As shown in FIG. 2, the
本実施形態のスパイクピンモデル7は、図2に示したスパイクピン2の基部5及びスパイク部6のうち、孔4に嵌合される基部5のみを限定してモデル化される。これは、スパイク部6が、トレッドゴム3Gの孔4との嵌合に影響しないためである。従って、スパイクピンモデル7は、基部5のみを限定してモデル化されるため、モデル化に要する時間、及び計算時間を短縮しうる。
The
本実施形態のスパイクピンモデル7は、図2に示したスパイクピン2の基部5の外表面のみに限定してモデル化されている。このため、スパイクピンモデル7は、モデル化に要する時間、及び計算時間をさらに短縮しうる。また、スパイクピンモデル7には、大径部5A、小径部5B、継ぎ部5C及びフランジ5Dをモデル化した大径部8A、小径部8B、継ぎ部8C及びフランジ8Dが設けられる。さらに、スパイクピンモデル7の各寸法は、スパイクピン2の各寸法に基づいて設定されている。
The
スパイクピンモデル7の中心軸7cには、固定の境界条件が設定されている。また、スパイクピンモデル7は、中心軸7cを除く輪郭に、他のモデルがスパイクピンモデル7をすり抜けるのを防ぐ接触条件が定義される。
A fixed boundary condition is set for the
スパイクピンモデル7は、数値解析法により取り扱い可能な有限個の要素10でモデル化(離散化)される。数値解析法として、本実施形態では有限要素法が採用される。
The
本実施形態の要素10は、4つの節点10sを有する四辺形要素が用いられているが、これ以外にも、例えば、3つの節点10sを有する三角形要素や、2つの節点10sを有するビーム要素などが用いられても良い。このような三角形要素及びビーム要素は、四辺形要素に比べて、複雑な形状を表現するのに適している。また、各要素10には、要素番号、節点10sの番号、節点10sの座標値、及びスパイクピン2(図2に示す)の材料特性(例えば密度、ヤング率又は減衰係数等)などの数値データが定義される。これらの数値データは、コンピュータ1に記憶される。
The
次に、コンピュータ1に、図2に示した孔4を含むトレッドゴム3Gの少なくとも一部を、有限個の要素でモデル化したゴムモデルが入力される(ステップS2)。
Next, a rubber model in which at least a part of the
図2に示したように、孔4は、スパイクピン2と同様に、孔4の中心軸4cを中心とする回転対称性を有している。このため、図5に示されるように、孔12を含むゴムモデル11は、孔4の中心軸4cを含む断面形状に基づいた二次元モデルとして設定される。また、孔12の中心軸12cには、固定の境界条件が設定されている。さらに、ゴムモデル11は、中心軸12cを除く輪郭に、他のモデルがゴムモデル11をすり抜けるのを防ぐ接触条件が定義される。
As shown in FIG. 2, the
ゴムモデル11は、孔12が設けられる踏面11uと、孔12と反対側の面である内面11dと、孔12の中心軸12cと反対側の面である側面11sとを含み、略L字状に形成されている。また、孔12は、図2に示した孔4の外側部4A及び内側部4Bに基づいて、外側部12A及び内側部12Bが設けられる。孔12の各寸法は、孔4の各寸法に基づいて設定される。
The
ゴムモデル11は、スパイクピンモデル7と同様に、有限個の要素13でモデル化(離散化)される。各要素13は、スパイクピンモデル7の要素10と同様に、要素番号、節点13sの番号、節点13sの座標値や、トレッドゴム3Gの材料特性(例えば密度、ヤング率又は減衰係数等)などの数値データが定義される。
Similar to the
さらに、本実施形態のゴムモデル11には、トレッドゴム3Gの熱膨張係数が定義される。ここで、熱膨張係数とは、物体の長さ及び体積が、温度の上昇によって膨張する割合を示したものである。本実施形態の熱膨張率は、ゴムモデル11が二次元モデルとして設定されるため、面膨張率として定義される。このような熱膨張率は、ゴムモデル11の面積を、下記式(1)で定義することができる。
V=V0(1+αt)…(1)
ここで、各変数及び定数は、次のとおりである。
V:トレッドゴムのt℃での面積
V0:トレッドゴムの基準温度(0℃)での面積
α:トレッドゴムの熱膨張率(面膨張率)
t:基準温度(0℃)からの温度変化
Furthermore, the thermal expansion coefficient of the
V = V 0 (1 + αt) (1)
Here, each variable and constant are as follows.
V: Area of tread rubber at t ° C. V 0 : Area of tread rubber at reference temperature (0 ° C.) α: Thermal expansion coefficient (surface expansion coefficient) of tread rubber
t: Temperature change from the reference temperature (0 ° C)
上記式(1)では、温度変化tを増減させることにより、ゴムモデル11の面積Vを、X軸及びY軸の比率を維持しつつ、リニアに増減させることができる。また、ゴムモデル11は、数値データであるため、温度変化tに非常に大きな数値を代入して、現実では不可能な大きさに膨張させることができる。なお、熱膨張係数αとしては、例えば、一般的なゴムの熱膨張係数(例えば、0.0002〜0.0003(1/℃)程度)が望ましい。ステップS2では、このようなゴムモデル11が、コンピュータ1に記憶される。
In the above formula (1), the area V of the
次に、スパイクピンモデル7を、ゴムモデル11の孔に嵌合させる(嵌合ステップS3)。図6には、本実施形態の嵌合ステップS3の具体的手順が示されている。
Next, the
本実施形態の嵌合ステップS3では、先ず、スパイクピンモデル7とゴムモデル11との接触による変形計算が無効にされる(ステップS31)。ステップS31では、スパイクピンモデル7及びゴムモデル11の接触条件が無効にされ、スパイクピンモデル7及びゴムモデル11が互いにすり抜け可能に定義される。
In the fitting step S3 of the present embodiment, first, deformation calculation due to contact between the
次に、スパイクピンモデル7の中心軸7cと、孔12の中心軸12cとを一致させて、スパイクピンモデル7とゴムモデル11とが重複して配置される(ステップS32)。スパイクピンモデル7及びゴムモデル11は、接触条件が予め無効に設定されている。このため、図7に示されるように、スパイクピンモデル7及びゴムモデル11は、互いにすり抜けさせることができる。そして、スパイクピンモデル7及びゴムモデル11の各座標値が、コンピュータ1に記憶される。
Next, the
次に、ゴムモデル11を膨張させ、スパイクピンモデル7とゴムモデル11との重複が無くされる(第1ステップS33)。第1ステップS33では、上記式(1)の熱膨張係数αに基づき、温度変化tを徐々に大きくして、ゴムモデル11を膨張させている(面積Vを大きくする)。これにより、第1ステップS33では、図8に示されるように、ゴムモデル11の孔12を、スパイクピンモデル7よりも大きくすることができる。本実施形態の温度変化tは、孔12がスパイクピンモデル7よりも大きくなるように適宜設定されるが、例えば、4000〜6000℃程度に設定されてもよい。
Next, the
次に、スパイクピンモデル7とゴムモデル11との接触による変形計算が有効にされる(ステップS34)。ステップS34では、スパイクピンモデル7及びゴムモデル11の接触条件が有効に設定される。これにより、スパイクピンモデル7及びゴムモデル11は、すり抜け不能に定義される。
Next, the deformation calculation by the contact between the
次に、ゴムモデル11が元の倍率に戻して、スパイクピンモデル7が孔12に嵌合される(第2ステップS35)。第2ステップS35では、上記式(1)の熱膨張係数に基づき、ゴムモデル11の温度変化tを初期値に戻して、ゴムモデル11を元の面積に収縮させている。
Next, the
第2ステップS35では、図9に示されるように、ゴムモデル11の収縮により、孔12が、スパイクピンモデル7に当接する。さらに、ゴムモデル11は、孔12がスパイクピンモデル7に当接した状態で収縮される。これにより、ゴムモデル11は、スパイクピンモデル7の輪郭に沿って変形する。従って、第2ステップS35では、スパイクピンモデル7をゴムモデル11の孔に嵌合させた状態を計算することができる。
In the second step S35, as shown in FIG. 9, the
ゴムモデル11の変形計算は、各要素13(図5に示す)の形状及び材料特性などをもとに、要素13の質量マトリックス、剛性マトリックス及び減衰マトリックスがそれぞれ作成される。さらに、これらのマトリックスが組み合わされて、全体の系のマトリックスが作成される。そして、コンピュータ1が、各種の条件を当てはめて運動方程式を作成して、これらを単位時間Tx(x=0、1、…)ごと(例えば、1μ秒ごと)にゴムモデル11の変形計算を行う。このような変形計算は、例えば、JSOL 社製の LS-DYNA などの市販の有限要素解析アプリケーションソフトを用いて計算することができる。
In the deformation calculation of the
このように、第2ステップS35では、ゴムモデル11の収縮による変形を計算することにより、図10に示されるように、スパイクピンモデル7をゴムモデル11の孔12に嵌合させることができる。このため、嵌合ステップS3では、例えば、スパイクピンモデル7よりも小さな孔12に、スパイクピンモデル7を踏面11u側から打ち込む実際の工程を再現する必要がないため、ゴムモデル11の局部的な大変形を防ぐことができる。このため、本実施形態の嵌合ステップS3では、要素潰れによる計算落ちを防ぐことができ、スパイクピンモデル7と孔12との嵌合状態を、確実に計算することができる。
In this way, in the second step S35, the
図9に示されるように、第2ステップS35では、ゴムモデル11を収縮させると、スパイクピンモデル7の大径部8Aのタイヤ半径方向外側の領域11Tにおいて、ゴムモデル11がスパイクピンモデル7の中心軸7c側に食い込む場合がある。このため、本実施形態では、第2ステップS35に先立ち、スパイクピンモデル7の大径部8Aの輪郭に沿って、タイヤ半径方向外側に直線状にのび、ゴムモデル11の浸入を防ぐ境界条件14が定義されるのが望ましい。これにより、第2ステップS35では、ゴムモデル11の領域11Tの食い込みを防ぐことができるため、スパイクピンモデル7と孔12との嵌合状態を確実に計算しうる。
As shown in FIG. 9, in the second step S <b> 35, when the
図2に示されるように、タイヤのトレッドゴム3Gには、タイヤ半径方向内側に、剛性の高いベルト層(図示省略)が設けられている。このため、トレッドゴム3Gのタイヤ半径方向の内側では、スパイクピン2が孔4に嵌合されても、ほとんど変形しない。一方、第2ステップS35後のゴムモデル11は、図10に示されるように、内面11dの位置が、第1ステップS33前(二点鎖線で示す)の位置と異なっている。
As shown in FIG. 2, the
このため、本実施形態では、第2ステップS35後のゴムモデル11の内面11dの位置を、第1ステップS33前のゴムモデル11の内面11dの位置に一致するように、ゴムモデル11の変形が計算される(ステップS36)。
For this reason, in this embodiment, the deformation of the
ステップS36では、第2ステップS35後のゴムモデル11の内面11dの位置を、第1ステップS33前の内面11dの位置(図10に示す)まで徐々に移動させながら、ゴムモデル11の変形が計算される。これにより、ステップS36では、図11に示されるように、ゴムモデルの内面11dを、第1ステップS33前の内面11dの位置に一致させることができ、スパイクピン2及び孔4(図2に示す)の実際の嵌合状態に、精度よく近似させることができる。
In step S36, the deformation of the
次に、コンピュータ1が、スパイクピンモデル7と孔12との嵌合状態を評価する(ステップS4)。ステップS4では、スパイクピンモデル7と孔12との隙間の面積や、孔12の形状に基づいて、嵌合状態が評価される。ステップS4において、スパイクピンモデル7と孔12との嵌合状態が良好と判断された場合は、スパイクピンモデル7及び孔12に基づいて、スパイクピン2及びタイヤが製造される(ステップS5)。一方、スパイクピンモデル7と孔12との嵌合状態が不良であると判断された場合は、スパイクピンモデル7と孔12の形状など諸条件を変更して(ステップS6)、ステップS3〜S4が再度実行される。
Next, the
このように、本実施形態の設計方法は、スパイクピンやタイヤを試作することなく、コンピュータ1を用いて嵌合状態を評価することができるため、スパイクピン及びトレッドゴムの孔を効率良く設計することができる。
Thus, since the design method of this embodiment can evaluate a fitting state using the
本実施形態の第1ステップS33では、ゴムモデル11を膨張させるものが例示されたがこれに限定されるわけではない。例えば、スパイクピンモデル7を収縮させて、スパイクピンモデル7とゴムモデル11との重複が無くされてもよい。この場合、第2ステップS35では、スパイクピンモデル7が元の倍率に戻されて、スパイクピンモデル7を孔12に嵌合させるのが望ましい。このような設計方法では、ゴムモデル11の領域11T(図9に示す)の食い込みや、ゴムモデル11の内面11dの移動をする必要がないため、計算時間を短縮しうる。
In the first step S33 of the present embodiment, the
また、本実施形態の設計方法では、スパイクピンモデル7と孔12との嵌合状態が評価された(ステップS4)後に、スパイクピン2及びタイヤが製造される(ステップS5)ものが例示されたが、これに限定されるものではない。例えば、ステップS4後に、スパイクピンモデル7の耐ピン抜け性能が評価されるものでもよい。図12には、本発明の他の実施形態の設計方法の具体的手順が示されている。
In the design method of the present embodiment, the
この実施形態の設計方法では、図13に示されるように、コンピュータ1が、嵌合ステップS3により、孔12に嵌合されたスパイクピンモデル7(図11に示す)を、孔12から引き抜く方向に移動させてゴムモデル11の変形が計算される(ステップS7)。ステップS7では、先ず、スパイクピンモデル7をタイヤ半径方向外側に一定速度で移動させる。そして、ステップS7では、スパイクピンモデル7の移動に伴うゴムモデル11の変形計算により、スパイクピンモデル7を引き抜くのに要した力(以下、「引抜き力」ということがある。)Fが計算される。図14には、スパイクピンモデル7の移動距離と、スパイクピンモデル7の引抜き力Fとの関係を示すグラフが示される。
In the design method of this embodiment, as shown in FIG. 13, the
ところで、図2に示されるように、タイヤのトレッドゴム3Gには、剛性の高いベルト層(図示省略)が設けられている。このため、トレッドゴム3Gのタイヤ半径方向の内側では、スパイクピン2が孔4から引き抜かれても、ほとんど変形しない。従って、ステップS7では、ゴムモデル11の内面11dの位置を固定した状態で、スパイクピンモデル7が移動されるのが望ましい。これにより、ステップS7では、スパイクピンモデル7の移動に伴うゴムモデル11の変形計算を、実際のトレッドゴム3Gの変形に近似させることができる。
By the way, as shown in FIG. 2, the
次に、ゴムモデル11の変形計算に基づいて、スパイクピンモデル7及び孔12の耐ピン抜け性能が評価される(ステップS8)。ステップS8では、図14に示したグラフに基づいて、耐ピン抜け性能が評価される。ステップS8では、スパイクピンモデル7の移動初期時から、大きな引抜き力Fを維持できるほど、耐ピン抜け性能が良好と判断される。
Next, based on the deformation calculation of the
ステップS8では、耐ピン抜け性能が良好と判断された場合、スパイクピンモデル7及び孔12に基づいて、スパイクピン2及びタイヤが製造される(ステップS5)。一方、耐ピン抜け性能が不良であると判断された場合は、スパイクピンモデル7と孔12の形状など諸条件を設計変更して(ステップS9)、各ステップS3、S4、S7及びS8が再度実行される。
In step S8, when it is determined that the anti-pinning resistance is good, the
このように、この実施形態の設計方法は、スパイクピンやタイヤを試作することなく、コンピュータ1を用いて嵌合状態を評価することができ、さらには、耐ピン抜け性能を評価することができる。従って、この実施形態の設計方法では、嵌合状態及び耐ピン抜け性能に優れるスパイクピン及びトレッドゴムの孔を、より効率良く設計することができる。
As described above, the design method of this embodiment can evaluate the fitting state using the
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。 As mentioned above, although especially preferable embodiment of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to embodiment of illustration, It can deform | transform and implement in a various aspect.
図3及び図6に示した処理手順に従って、スパイクピン及びスパイクピンが嵌合されるトレッド部の孔が設計された(実施例1)。さらに、図12及び図6に示した処理手順に従って、スパイクピン、及び、スパイクピンが嵌合されるトレッド部の孔が設計された(実施例2)。 In accordance with the processing procedure shown in FIG. 3 and FIG. 6, the spike pin and the hole of the tread portion into which the spike pin is fitted were designed (Example 1). Furthermore, according to the processing procedure shown in FIG. 12 and FIG. 6, the spike pin and the hole of the tread portion into which the spike pin is fitted were designed (Example 2).
比較のために、スパイクピンモデルを収縮、又は、ゴムモデルを膨張させることなく、スパイクピンモデルを、ゴムモデルの孔にそのまま挿入して、スパイクピンモデルの嵌合状態が計算された(比較例)。なお、共通仕様は、次のとおりである。
スパイクピン:
大径部の外径D1a:6.562mm
小径部の外径D1b:3.777mm
フランジの外径D1d:7.700mm
基部のタイヤ半径方向の長さL1:10.178mm
スパイク部の外径D2:2.356mm
孔:
外側部の外径D3a:2.356mm
内側部の外径D3b:3.000mm
タイヤ半径方向の長さL3:8.534mm
ゴムモデル:
熱膨張係数α:0.00026(1/℃)
第1ステップのゴムモデルの温度:5000℃
For comparison, the spike pin model was directly inserted into the hole of the rubber model without shrinking the spike pin model or expanding the rubber model, and the fitting state of the spike pin model was calculated (Comparative Example). ). The common specifications are as follows.
Spike pins:
Outer diameter D1a of large diameter part: 6.562 mm
Outer diameter D1b of small diameter part: 3.777 mm
Flange outer diameter D1d: 7.700 mm
Base tire radial length L1: 10.178 mm
Spike outer diameter D2: 2.356mm
Hole:
Outer diameter D3a: 2.356 mm
Inner diameter D3b: 3.000 mm
Tire radial length L3: 8.534 mm
Rubber model:
Thermal expansion coefficient α: 0.00026 (1 / ° C)
Temperature of the first step rubber model: 5000 ° C
テストの結果、実施例1及び実施例2では、要素潰れによる計算落ちが発生することなく、スパイクピン、及びスパイクピンが嵌合されるタイヤのトレッド部の孔を、効率良く設計することができた。 As a result of the test, in Example 1 and Example 2, it is possible to efficiently design the spike pin and the hole in the tread portion of the tire to which the spike pin is fitted without causing a calculation drop due to element collapse. It was.
一方、比較例では、ゴムモデルが、スパイクピンモデルのフランジの角部によって強く押し付けられ、ゴムモデルの要素の体積が負となる要素潰れが生じた。この要素潰れにより、計算落ちが発生し、スパイクピン及びトレッド部の孔を設計することができなかった。 On the other hand, in the comparative example, the rubber model was strongly pressed by the corners of the flanges of the spike pin model, and element crushing in which the volume of the rubber model element was negative occurred. Due to this element collapse, calculation loss occurred, and it was impossible to design the spike pin and the tread hole.
2 スパイクピン
4 孔
7 スパイクピンモデル
11 ゴムモデル
12 孔
2
Claims (5)
前記孔の大きさは、前記スパイクピンの大きさよりも小であり、
前記コンピュータに、前記スパイクピンを有限個の要素でモデル化したスパイクピンモデルを入力するステップと、
前記コンピュータに、前記孔を含む前記トレッド部のトレッドゴムの少なくとも一部を、有限個の要素でモデル化したゴムモデルを入力するステップと、
前記コンピュータが、前記スパイクピンモデルを、前記ゴムモデルの孔に嵌合させる嵌合ステップと、
前記コンピュータが、前記スパイクピンモデルと前記孔との嵌合状態を評価するステップとを含み、
前記嵌合ステップは、前記スパイクピンモデルと前記ゴムモデルとの接触による変形計算を無効にするステップ、
前記スパイクピンモデルの中心軸と、前記孔の中心軸とを一致させ、かつ前記スパイクピンモデルと前記ゴムモデルとを重複させて配置するステップ、
前記スパイクピンモデルを収縮、又は前記ゴムモデルを膨張させて、前記スパイクピンモデルと前記ゴムモデルとの重複を無くす第1ステップ、
前記スパイクピンモデルと前記ゴムモデルとの接触による変形計算を有効にするステップ、及び
前記スパイクピンモデル、又は前記ゴムモデルを元の倍率に戻し、前記スパイクピンモデルを前記孔に嵌合させる第2ステップを含むことを特徴とするタイヤの設計方法。 A method for designing a spike pin and a hole in a tread portion of a tire into which the spike pin is fitted, using a computer,
The size of the hole is smaller than the size of the spike pin;
Inputting into the computer a spike pin model obtained by modeling the spike pin with a finite number of elements;
Inputting a rubber model in which at least a part of the tread rubber of the tread portion including the hole is modeled by a finite number of elements to the computer;
A step of fitting the spike pin model into a hole of the rubber model;
The computer includes a step of evaluating a fitting state between the spike pin model and the hole;
The fitting step invalidates deformation calculation due to contact between the spike pin model and the rubber model;
Aligning the center axis of the spike pin model with the center axis of the hole, and arranging the spike pin model and the rubber model in an overlapping manner;
A first step of shrinking the spike pin model or expanding the rubber model to eliminate overlap between the spike pin model and the rubber model;
A step of enabling deformation calculation due to contact between the spike pin model and the rubber model; and returning the spike pin model or the rubber model to an original magnification and fitting the spike pin model into the hole. A tire design method comprising steps.
前記ゴムモデルには、前記トレッドゴムの熱膨張係数が定義され、
前記第1ステップは、前記熱膨張係数に基づいて、前記ゴムモデルの温度を大きくすることで前記ゴムモデルを膨張させ、
前記第2ステップは、前記熱膨張係数に基づいて、前記ゴムモデルの温度を戻すことで前記ゴムモデルを収縮させる請求項1又は2に記載のタイヤの設計方法。
In the first step, the rubber model is expanded.
In the rubber model, the thermal expansion coefficient of the tread rubber is defined,
The first step expands the rubber model by increasing the temperature of the rubber model based on the thermal expansion coefficient,
The tire design method according to claim 1 or 2, wherein the second step shrinks the rubber model by returning the temperature of the rubber model based on the thermal expansion coefficient .
前記嵌合ステップは、前記第2ステップ後の前記ゴムモデルの前記内面の位置が、前記第1ステップ前の前記ゴムモデルの前記内面の位置に一致するように、前記ゴムモデルを変形計算するステップをさらに含む請求項3に記載のタイヤの設計方法。 The rubber model includes an inner surface that is a surface opposite to the hole,
The fitting step is a step of deforming and calculating the rubber model so that the position of the inner surface of the rubber model after the second step matches the position of the inner surface of the rubber model before the first step. The tire design method according to claim 3, further comprising:
前記ゴムモデルの変形計算に基づいて、前記スパイクピンモデル及び前記孔の耐ピン抜け性能を評価するステップをさらに含む請求項1乃至4のいずれかに記載のタイヤの設計方法。 The computer calculates the deformation of the rubber model by moving the spike pin model fitted in the hole in the fitting step in a direction of pulling out from the hole, and
The tire design method according to any one of claims 1 to 4, further comprising a step of evaluating anti-pinning performance of the spike pin model and the hole based on deformation calculation of the rubber model.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013139133A JP6204719B2 (en) | 2013-07-02 | 2013-07-02 | Tire design method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013139133A JP6204719B2 (en) | 2013-07-02 | 2013-07-02 | Tire design method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015009788A JP2015009788A (en) | 2015-01-19 |
JP6204719B2 true JP6204719B2 (en) | 2017-09-27 |
Family
ID=52303311
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013139133A Active JP6204719B2 (en) | 2013-07-02 | 2013-07-02 | Tire design method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6204719B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6578664B2 (en) * | 2015-02-10 | 2019-09-25 | 住友ゴム工業株式会社 | Design method of rubber stopper |
JP7033018B2 (en) * | 2018-06-22 | 2022-03-09 | Toyo Tire株式会社 | Tire simulation method and equipment |
CN114905895B (en) * | 2022-06-28 | 2023-12-26 | 赛轮集团股份有限公司 | Method for automatically arranging embedded nails in tire tread pattern |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FI82815C (en) * | 1986-09-19 | 1991-04-25 | Neste Oy | FAST DUBB, HYSWARE ENGINE, ANORDNAT I ETT FORDONSDAECK. |
ATE381448T1 (en) * | 2000-10-18 | 2008-01-15 | Continental Ag | SPIKE FOR VEHICLE TIRES |
-
2013
- 2013-07-02 JP JP2013139133A patent/JP6204719B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015009788A (en) | 2015-01-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5297223B2 (en) | Tire model creation method and tire simulation method | |
JP2009161115A (en) | Simulation method of noise performance of tire and method of manufacturing tire | |
JP6204719B2 (en) | Tire design method | |
JP5186856B2 (en) | Tire model creation method and tire simulation method | |
JP6931189B2 (en) | Tire simulation method | |
JP2013216269A (en) | Tire simulation method | |
JP6484124B2 (en) | Tire model creation method and tire temperature simulation method | |
JP6658108B2 (en) | Tire vibration performance evaluation method | |
JP2019200470A (en) | Green tire member model creation method and green tire model creation method | |
JP6152003B2 (en) | How to create a tire model | |
JP2006018422A (en) | Tire finite element modelling method | |
JP5320806B2 (en) | Rotating body simulation method | |
JP2015172901A (en) | Tire simulation method | |
JP6393027B2 (en) | Tire simulation method | |
JP2020185913A (en) | Tire simulation method | |
JP6699396B2 (en) | Tire temperature simulation method | |
JP6343151B2 (en) | Tire simulation method | |
JP7259515B2 (en) | How to create structure data | |
JP7215296B2 (en) | Tire simulation method | |
JP6159181B2 (en) | Tire model creation method and tire simulation method | |
JP2018086960A (en) | Tire simulation method | |
JP6454221B2 (en) | Tire simulation method | |
JP6434705B2 (en) | Tire vibration performance evaluation method and simulation apparatus | |
JP7033018B2 (en) | Tire simulation method and equipment | |
JP4466118B2 (en) | Operation method of simulation apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160509 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170516 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170703 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170822 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170901 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6204719 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |